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高效复合压力容器设计：CIKONI 案例研究

技术

分析与建模 - 数字孪生/模拟
传感器 - 触觉传感器

适用行业

汽车
生命科学

适用功能

产品研发
质量保证

用例

制造过程模拟
虚拟原型与产品测试

服务

硬件设计与工程服务
测试与认证

关于客户

CIKONI 是一家专注于创新的工程公司，总部位于德国斯图加特。该公司利用独特的方法开发复合材料和增材制造的突破性技术。他们的目标是为企业识别新技术和潜在的可供性，以推进其当前产品、软件解决方案和制造机器的设计。 CIKONI 使客户能够部署这些新兴技术并创建下一代产品，同时获得从概念到成品的支持。

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挑战

CIKONI 是一家总部位于德国斯图加特的专注于创新的工程公司，面临着为 IV 型复合压力容器 (CPV) 创建集成数字设计工作流程的挑战。该公司的目标是为 CPV 开发全面的数字设计流程和工作流程，特别是车辆中使用的最先进的 IV 型聚合物衬里、碳纤维包裹容器，并减少广泛、昂贵的物理测试的需要。复合材料压力容器的设计面临三重挑战：复杂的材料行为、多种成分以及快速获得结果的需要。为了进行精确的模拟，需要充分考虑灯丝缠绕路径、材料各向异性和非线性损伤进展。此外，还需要对每种材料和工艺修改进行昂贵的测试。最后，需要简单的建模和高效的计算来降低仿真成本。

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解决方案

CIKONI 与 Altair Composites 团队合作，发现 Altair Multiscale Designer™ 通过虚拟材料表征来提高仿真效率，从而为结构仿真创建准确可靠的材料模型，从而提高仿真效率。 CPV 工作流程首先定义可能的几何形状以适应车载设计空间。商业第三方纤维缠绕仿真包为有限元模型提供了基础。 Altair Multiscale Designer——一种材料建模开放框架——被有效地用来取代通常的材料卡，并显着减少优惠券测试。船舶建模方法旨在通过合理的建模和计算工作，使用隐式仿真来准确预测缠绕优化期间的故障。虚拟测试用于验证结构模型，有效地重新评估过程中的不同步骤，以获得优化的设计。

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运营影响

The implementation of Altair Multiscale Designer™ in CIKONI's workflow led to increased simulation efficiency by delivering accurate material models quickly. A better estimation was attained of burst pressures and insight into damage mechanisms for different laminate layups at micro-mechanical levels. When combined with filament winding manufacturing simulation, the virtual design process ensured validation of simulation models for structural optimization of actual layups, along with life predictions. This resulted in a comprehensive digital design process and workflow for CPVs, particularly the state-of-the-art Type IV polymer-lined, carbon fiber overwrapped vessels used in vehicles, reducing the need for extensive, expensive physical testing.

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数量效益