LUSAS HPM (高精度成型)

LUSAS HPM软件能够精确预测叠层复合材料构件在加工过程中的扭曲变形，并提供逆向工程曲面来创建“一次成功”的模具。这将大大缩短产品投入市场的时间，降低加工成本和时间，减小装配应力，并能成功消除非常耗费时间的垫片装置。

复合材料加工的背景

在复合材料部件的固化过程中，残余应力将会导致部件的扭曲变形。这将可能引起产品在装配过程中使用的困难。据估计在飞机机身应用上，与复合材料部件相关的费用中的很大一部分，是花在装配过程中。这主要是由于个别部件的扭曲变形、翻工的时间以及调整这些变形所需要的垫片加工所引起的。例如，飞机装配可能需要大量的垫片来改正由于部件扭曲引起的误差。在过去，人们通过反复试验调整模具，来达到需要的后固化构件形状。但是，一个更精确省时的方法越来越被人们所需要。基于此，LUSAS HPM软件被开发。

模型创建

定义复合材料构件几何形状的数据，首先以IGES或STEP格式的文件导入到LUSAS中。然后，模具工程师在HPM自定义界面（与复合材料厂商合作开发的）中，定义复合材料分层和固化仿真模拟的所有参数。高性能的线性和非线性单元、边界条件、材料属性以及叠层方向，都被设置到模型中。温度分布和分析控制也必须被指定。

材料数据库

来自ACG、CYTEC和Hexcel公司的多种材料，被添加到材料库中。在HPM材料库中，树脂和纤维的属性被分开储存，可以根据使用单个选择。使用先进的微细观力学方程，叠层属性可以从树脂和纤维数据中计算出。组织结构细节和纤维体积含量也可以通过HPM界面定义。

显示

纤维方向和倾斜角度的显示，可以帮助详细地检查叠层方向。LUSAS具有一个内置的显示工具，并可以与FiberSim软件接口，给出XML格式的材料信息传递。

接触模拟

LUSAS HPM提供非线性接触算法，能够模拟固化仿真中构件和模具间的滑移和分离。

分析　

在LUSAS中采用耦合的热力分析，来模拟热固化和残余应力的计算。在固化过程中，内部产生的热引起的温度和固化度，可以使用瞬态热分析来计算。计算出的数据可以用于一个瞬态非线性应力分析，能够计算出由于温度改变和化学收缩引起的变形。计算结果可以在LUSAS HPM中查看。应力分析中计算出的位移可以比例放大或缩小，生成一个修正的模具几何形状。修正好的模具几何形状，可以以IGES格式导出，直接用于数控模具切削设备，生产出能够精确满足装配使用的构件。

使用LUSAS HPM的好处

在设计过程中使用LUSAS HPM软件，工程师能够“一次成功”提取主模型和模具曲面，确保得到正确尺寸的后固化构件，避免了多次重复的猜测工作。这可以明显减少产品开发的周期。利用精确计算出的主模型和模具曲面，装配复合材料构件的时间和成本将大大地被降低。这种精确建立复合材料构件的能力，也使得更大的构件能够被制造，从而减少了构件的数量，并进一步节省了制造成本。

"LUSAS HPM软件计算出的修正模具的几何形状，可以以IGES格式导出，直接用于数控模具切削设备，生产出能够精确满足装配使用的构件。"

校验模型

在LUSAS HPM开发的过程中，大量的模型被创建，来验证所得结果与实验项目的对比。通过对C型叠层、外壳、夹板曲圆材以及削层曲圆材等模型的模拟，LUSAS HPM结果与实验和生成测试构件的结果吻合的非常好。

C型模型显示了LUSAS结果和实验数据的良好吻合

C型圆材模型和模具显示了LUSAS结果和生产构件的良好吻合

校验构件

下列图片仅仅显示了在LUSAS HPM软件开发过程中使用的部分验证构件。