卢塞恩应用科学与艺术大学

Lucerne University of Applied Sciences and Arts

滑雪板制造过程的热-力耦合仿真

问题:

作为与Stöckli Swiss Sports AG合作开展的研究项目,卢塞恩应用科学与艺术大学研发了一个虚拟滑雪板模型。目标是通过FEM仿真模拟整个热压过程。滑雪板是用粘合剂粘合的准对称多层复合材料结构。粘合剂固化依靠高温和压力,因此滑雪板要经过热压。这个生产步骤使滑雪板成型并具有刚度,因此能决定滑雪板的特性和质量。在对整个过程的仿真中,正确仿真固化过程是重点部分。因此,初步工作的重点在于粘合剂固化行为的仿真以及固化接触模型的研发。

解决方案:

热压过程的仿真包含三个步骤,全部在ANSYS Mechanical中执行。滑雪板的热-瞬态仿真可生成非平稳温度场,包括周围的压床。根据温度变化、位置和时间,利用ANSYS APDL命令在单独的中间步骤中执行粘合剂固化行为计算。在最后的非线性静态机械仿真中,工程师利用温度场、粘合剂固化行为以及其他参数来仿真热压过程,从而得到滑雪板的最终形状和残余应力。测量结果成功验证了温度场、挠曲曲线和抗弯刚度,这证明了研发的滑雪板模型的成熟度。仿真模型可提供重要的洞察力信息。同时也指出了滑雪板和压床中的问题区域。最大的潜在优势是它可针对所有几何结构和过程参数进行大量的参数研究。在研发和制造新型滑雪板的过程中使用仿真技术,可显著减少所需的物理原型,从而节省成本。此外,模型还有助于探究全新和非传统滑雪板设计方法的有效性。

使用软件: