Digimat RP UQ 插件提升设计可靠性

在当前的商业环境中，企业面临着提升效率、降低成本和加速产品上市的挑战。虚拟测试技术作为一种策略，提供了一种可行的办法以实现降本增效。然而，传统的确定性模拟方法往往无法充分利用虚拟测试的潜力，特别是在涉及复杂材料和工艺时，如增强塑料和注塑成型等。本文旨在探讨并通过虚拟测试解决这一问题的方法，特别是在不遵循固定设计法则的情况下。

痛点与挑战

当前经济环境下，提高效率、降低成本的紧迫性不断增强。实现这点的策略包括简化产品上市流程、减少材料成本、增加缺陷防范，以期达到百万分之一的缺陷率（PPM）。固定或确定性设计法忽视了实际设计过程中的不确定性，导致设计几何、边界条件和材料特性固定假设。现实中材料性能变动、多变的边界条件和不确定的材料特性使得这种设计方法存在不足。

解决方案

本文提出了一种基于不确定性量化（UQ）的可靠性设计方法，通过此方法可规避设计不足或过度设计的风险。尤其在处理复杂多元的材料行为，如可持续材料（如可回收和生物基材料）时，其高度不确定性对设计结果的影响尤为显著。为了针对增强塑料这类复杂材料的特定需求，实现一种集成、简单且高效的解决方案，本文介绍了一种基于上述五个核心步骤的解决框架。




解决流程细节

流程包括数据准备，设计实验（DoE）以涵盖操作变量范围，利用MOM训练ROM（降阶模型），设定设计极限条件，以及执行UQ分析。特别地：

数据准备 : 准备输入文件，如Digimat材料卡片和有限元分析模型文件。


设计实验 : 制定DoE以适应不确定性，通过均匀分布生成输入范围。


降阶模型训练与评估 : 通过真实结果与训练预测进行比对，评估 ROM 的精度。


设计极限定义 : 基于AI或统计分布方法确定设计限制。


不确定性分析 : 对不同场景执行大量模拟，计算相互关联的结构失效实例。


应用案例

首先，利用上述流程分析了一个拉伸试样模型，为了简化，假设其具有30%加筋的聚丙烯材料；接着，分析了电子电池外壳的二维结构模型，探讨了穿刺载荷的应对策略及材料的点阵取向特性。

结构可靠性分析结果依据该模型的不确定性资源，证明了通过UQ方法能针对材料特性优化设计，解决问题需平衡设计与成本，达到可持续生产的理想状态。

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