设计仿真 | Digimat&Marc助力Radici集团准确预测再生工程聚合物的力学性能

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Radici集团的高性能聚合物公司使用Digimat和Marc，根据微观结构、拉伸试验数据和微观力学建模对材料卡进行逆向工程。

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背 景 

Radici集团的高性能聚合物公司提供力学回收的工程聚合物。由于开发用于高端应用的再生聚合物是一项有挑战的工作，Radici集团的高性能聚合物公司借助于海克斯康工业软件Digimat和Marc软件，提出一种先进的材料性能预测方法，以便让客户相信其生产的可持续利用材料能够满足客户的应用要求。

Radici集团的高性能聚合物公司已经验证了三种可回收产品。一个是后工业可回收（PIRPIR）级别，两个是后消费可回收（PCRPCR）级别。这些产品源自于安全气囊废物和轮罩废物。根据生命周期评估，使用回收工程材料相比于使用原始材料，二氧化碳排放减少了84%-88% 。

图1：一种原始材料和三种回收级别的材料的拉伸试验数据挑战

挑 战 

图1 中的拉伸试验数据表明，可回收聚酰胺6.6 在材料开发和商业化方面面临挑战。三种可回收聚合物，即PIR GF030/1K 、具有报废安全气囊的PCR PA6.6 GF30 以及具有回收轮罩的PCRPA6.6 GFMD3015GFMD3015，和原始材料进行了对比。

解决方案 

Radici集团的高性能聚合物公司使用Digimat和Marc，根据微观结构、拉伸试验数据和微观力学建模对材料卡进行逆向工程。回收过程中的额外加工步骤使微观结构成为影响回收工程聚合物材料性能的关键因素。受研磨和复合影响的纤维长度分布可准确地记录在Digimat 材料卡中。

图2：用于三种可回收等级的Digimat 逆向工程材料卡片的验证

结果和价值 

通过图2中令人信服的验证结果，Radici集团的高性能聚合物公司在可调台式执行器外壳的误用测试中使用了PCR等级材料和上述预测方法。在完全使用仿真预测的方法中，将PCR等级的材料与相应原始等级材料进行比较，展示了可回收工程聚合物的强度。

在图3中，描述了预测方法的概述。将可调台式执行器外壳仿真模型与Digimat中的纤维取向分布相结合起来，生成两个有限元分析模型在Marc中进行分析。执行器壳体在误用测试时，电机在壳体上施加的最大扭矩为6Nm 。仿真预测结果表明，PCR级别的材料能够承受上述程度的误用。

图3：比较原始级别（左）和后消费回收级别（右）的预测结果