Realizacja grantu badawczo-rozwojowego PBR8/RMT2 pt.: „Badanie i analiza właściwości oraz określenie warunków kształtowania cech geometrycznych i materiałowych podzespołów, niezbędnych do innowacyjnej konstrukcji wagonów towarowych”, pociągnęła za sobą konieczność wykonania badań elementów konstrukcyjnych wytworzonych na bazie kompozytów włóknistych.

Andrzej Baier, Michał Majzner

Wpierwszej kolejności postanowiono utworzyć schemat wykonywania modelu komputerowego laminatu, w celu wstępnej weryfikacji próbek badawczych, wykonywanych na dalszym etapie. Cały proces symulacyjny wykonano w systemie NX7.5.

Modelowanie kompozytów
Modelowanie elementów konstrukcyjnych kompozytowych można zrealizować w dwojaki sposób. Pierwsze podejście modelowe to modelowanie bryłowe, z wykorzystaniem polecenia Block (rys. 1). Utworzony w ten sposób model umożliwia zdefiniowanie grubości elementu kompozytowego. Docelowa grubość nie jest wartością wiążącą w trakcie modelowania laminatu na dalszym etapie.
Jeżeli istnieje potrzeba wykonania analizy wyodrębnionego elementu konstrukcyjnego możliwe jest zamodelowanie go za pomocą obiektu, typu powłoka (rys. 2), przy założeniu – w postaci geometrycznej – zerowej grubości ścianki. Postać analizowanego przykładu wykonano w pierwszej kolejności w module Sketch, rysując odcinek o zadanej długości, a następnie, stosując funkcję Extrude, wyciągnięto odcinek na odpowiednią długość, tworząc powierzchnię, na której miał zostać zbudowany laminat.
Zestaw komend Laminat Modeler jest dostępny w module Advanced Simulation. W celu przeprowadzenia analizy kompozytu należy uruchomić New FEM and Simulation. Na tym etapie należy wybrać Solver oraz typ analizy. Analizę wytrzymałościową laminatów można wykonać za pomocą NX Nastran, Ansys lub zewnętrznego modułu obliczeniowego MSC Nastran (rys. 3). Wybór rozwiązania Solution Type (rys. 4) uzależniony jest od stopnia skomplikowania przeprowadzanej analizy; np. SESTATIC 101 Single Constrain umożliwia wykonanie analizy różnych wariantów, przy założeniu stałych więzów oraz obciążeń.
Budując siatkę elementów skończonych na wybranym elemencie wybrano siatkę 2D. Analizowany kompozyt jest w postaci dwuwymiarowej i jak wcześniej wspomniano postać laminatu będzie budowana na powłoce lub na pojedynczej płaszczyźnie obiektu 3D. Aby „dostać się” do modułu Laminat Modeler trzeba wykonać kilka kolejnych kroków. W okienku konfiguracyjnym siatki (rys. 5) w zakładce Destination Collector należy utworzyć New Collector.