V této případové studii detailně demonstrujeme proces vzniku materiálové karty pro polypropylen (PP) využívaný v nárazníkových systémech vozidel. Od prvotních laboratorních zkoušek až po finální validační crash simulaci.
Výchozí situace a cíle projektu
Vývojový tým našeho zákazníka řešil návrh plastového nárazníku z PP, přičemž narážel na limity běžně dostupných knihovních dat. Používaná materiálová karta neodpovídala skutečné receptuře materiálu, zcela opomíjela rázové zatížení a vykazovala významné diskrepance mezi simulací a fyzickými testy.
Hlavním cílem projektu proto bylo získat realistickou a validovanou materiálovou kartu pro prostředí Abaqus a Pam-Crash, která zajistí bezpečnost a přesnost v budoucích rázových simulacích.
Materiál a aplikace
Aplikace na nárazník osobního vozidla kladla vysoké nároky na přesnost materiálového modelu, neboť komponent musel efektivně kombinovat energetickou absorpci, houževnatost a tvarovou stabilitu. Pro tyto účely bylo nezbytné postihnout nejen kvazi-statické a dynamické zatížení, ale i teplotně závislé chování materiálu.
Materiálové zkoušky jako základ simulace
Základem pro popis skutečného chování PP se staly mechanické zkoušky odpovídající automotive praxi. Provedli jsme tahové zkoušky při různých rychlostech deformace, rázové zkoušky a detailní vyhodnocení plastické deformace i porušení při relevantních teplotách. Naměřená data byla následně precizně zpracována pro účely numerického modelování.
Tvorba FEM materiálové karty
Na základě těchto experimentálních výstupů jsme zvolili optimální materiálový model a identifikovali klíčové elastické i plastické parametry. Součástí vývoje bylo nastavení kritérií porušení materiálu a optimalizace parametrů specificky pro rázové zatížení. Výsledná materiálová karta byla plně připravena pro integraci do solverů Abaqus a Pam-Crash.
Numerická validace
Správnost vytvořené karty byla ověřena pomocí FEM simulací laboratorních zkoušek, kde jsme se zaměřili na porovnání křivek síla–posunutí a energie absorbované při nárazu. Velmi dobrá shoda s experimentem potvrdila schopnost modelu správně predikovat místo i způsob porušení.
Simulace komponentu
Validovaná karta byla následně použita v simulaci reálného nárazníku, což umožnilo sledovat realistickou deformaci dílu a distribuci napětí. Díky této věrohodné predikci absorpce energie mohl zákazník identifikovat kritická místa konstrukce a optimalizovat návrh dílu ještě před zahájením výroby fyzických prototypů. Tento přístup vede k vyšší přesnosti crash simulací, snížení počtu fyzických testů a celkovému zkrácení vývojového cyklu. Zákazník získal jistotu při konstrukčních rozhodnutích a materiálovou kartu připravenou pro další projekty.
Proč zvolit spolupráci s LENAM
Naše přidaná hodnota spočívá v unikátním propojení experimentu a simulace. Hluboce rozumíme chování termoplastů v automotive prostředí. Dodáváme validované, průmyslově použitelné materiálové karty, které poskytují jistotu. Pokud požadujete, aby vaše simulace skutečně odpovídaly realitě, pomůžeme vám vytěžit z FEM simulací maximum.
Řešíte obdobný úkol a potřebujete získat jistotu? Zvažujete simulace před fyzickými testy? Sjednejte si krátkou technickou konzultaci s naším expertem. Společně projednáte specifika vašeho projetu a identifikujete potenciální slabá místa ve vašich stávajících modelech.
LENAM, s.r.o. je specializovaná inženýrská firma zaměřená na tvorbu a validaci FEM materiálových karet pro automotive aplikace. Pomáháme výrobcům a vývojovým týmům dosahovat spolehlivých a prediktivních simulací, které přesně odpovídají reálnému chování plastových dílů.