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《航空報》：過去的二十年間，復(fù)合材料的應(yīng)用得到顯著的提升，您認為驅(qū)動這一趨勢的主要原因是什么？
約翰·奧康納：關(guān)于環(huán)保及燃油經(jīng)濟性的性關(guān)注，使得人們在航空航天和汽車行業(yè)越來越關(guān)注執(zhí)行效率。這也就驅(qū)動相關(guān)的公司在其產(chǎn)品中引入一些包含復(fù)合材料在內(nèi)的先進材料。其中復(fù)合材料以其顯著的比強度、比模量使得公司有更大的可能性設(shè)計出環(huán)境更友好、燃油更經(jīng)濟的產(chǎn)品，與此同時，這一明顯的趨勢也驅(qū)動復(fù)合材料專業(yè)的工程軟件，比如Fibersim，來幫助這些單位設(shè)計并制造出滿足其需要的復(fù)合材料產(chǎn)品。
《航空報》：復(fù)合材料與傳統(tǒng)材料在有限元分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計之間的不同之處？
約翰·奧康納：傳統(tǒng)材料比如金屬材料的有限元分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計通常是一種各向同性的材料。復(fù)合材料不是各向同性的材料。復(fù)合材料極其復(fù)雜，不可分割的鋪層通過類似“裝配”的方法及特有的制造工藝來進行制造，比如手工鋪敷或自動鋪帶/纖維鋪放。這意味著復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的性能與材料類型、幾何形狀和制造工藝都有關(guān)系。這些都必須在復(fù)合材料有限元分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計中加以考慮。
如果沒有專業(yè)的工具，把復(fù)合材料復(fù)雜的鋪層屬性在結(jié)構(gòu)設(shè)計與有限元分析中進行數(shù)據(jù)傳遞，通常也是一件困難的工作。大多數(shù)情況下，盡管對材料屬性的理解已經(jīng)很詳細，但如何分析實際當(dāng)中的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件仍然是一個挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)來自兩方面：先，結(jié)構(gòu)設(shè)計階段的復(fù)雜的復(fù)合材料屬性在工程階段難以實現(xiàn)充分的數(shù)據(jù)共享，這就導(dǎo)致了難以進行準(zhǔn)確的有限元分析。這同時也導(dǎo)致設(shè)計階段的近似性和不確定性。其次，設(shè)計階段定義的‘理論的纖維方向’通常與生產(chǎn)過程中的‘實際的纖維方向’不一致。這意味著復(fù)合材料基礎(chǔ)的材料屬性通常沒有被完全理解，因為纖維的方向是決定其屬性的關(guān)鍵。
解決以上兩個問題的關(guān)鍵在于提供一種恰當(dāng)?shù)膹?fù)合材料定義，能夠綜合考慮材料類型，設(shè)計方法和制造方法。這個定義完整捕獲了詳細的復(fù)合材料設(shè)計并能夠幫助定義詳細的復(fù)合材料有限元模型，提高有限元分析工程師在分析結(jié)果，減少過度設(shè)計同時更完整地優(yōu)化整個結(jié)構(gòu)。Fibersim正是提供這一關(guān)鍵能力的有效工具。
《航空報》：未來5年，復(fù)合材料設(shè)計領(lǐng)域的發(fā)展趨勢怎樣？
約翰·奧康納：復(fù)合材料設(shè)計現(xiàn)在已經(jīng)達到了一定程度上的更廣闊的市場成熟。目前我們面臨的復(fù)合材料不僅包含航空航天，也包含越來越多的汽車等其他行業(yè)。比較清楚的一點是，未來5年及將來，復(fù)合材料的用量仍然會保持高速的增長趨勢。
在設(shè)計領(lǐng)域，有兩個關(guān)鍵的方面會得到繼續(xù)發(fā)展。先是采用優(yōu)化的方法。在傳統(tǒng)的金屬材料設(shè)計中，有一些應(yīng)用很多年的，簡化了的設(shè)計方法，而對復(fù)合材料而言，這些舊的設(shè)計方法無法再繼續(xù)直接使用。因為復(fù)合材料的特性與金屬材料完全不一樣，因此有必要采用新的，更加優(yōu)化的設(shè)計方法來代替舊的設(shè)計方法。其次這些設(shè)計方法需要同時考慮制造約束，并能保證面向產(chǎn)品性能和生產(chǎn)效率優(yōu)化設(shè)計。西門子的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計和有限元分析解決方案能夠支持這兩個方面，同時我們也在繼續(xù)專注并研發(fā)新的設(shè)計能力，以更好地支持我們的客戶，滿足他們在復(fù)合材料創(chuàng)新方面的需求。
《航空報》：您能否介紹下Siemens PLM Software能夠為復(fù)合材料提供哪些設(shè)計和分析方面的解決方案？
約翰·奧康納：Siemens PLM Software的戰(zhàn)略是為的復(fù)合材料設(shè)計、分析和制造的客戶提供先進的、開放性的解決方案及服務(wù)。我們提供開放性的解決方案，允許用戶使用適合他們情況的設(shè)計和分析工具，如CAD、PLM和CAE工具等。Siemens PLM Software復(fù)合材料解決方案主要基于Fibersim作為核心的設(shè)計工具，這些在過去的30年間得到了眾多復(fù)合材料用戶的實際項目驗證。Fibersim提供不同類型零件的設(shè)計方法，制造評估并能夠控制成本和避免錯誤，同時提供市場上范圍廣的復(fù)合材料制造設(shè)備（自動下料機，激光投影儀，自動鋪帶機/自動鋪絲機等）方面的數(shù)據(jù)接口。
同時，Siemens PLM Software還提供復(fù)合材料線性及非線性有限元分析方面的能力，通過我們的Laminate Composites產(chǎn)品，用戶能夠進行復(fù)合材料的尺寸優(yōu)化，評估設(shè)計初期的復(fù)合材料力學(xué)屬性（許用值，載荷等），鋪層優(yōu)化并驗證初期的層合板鋪層。在收購了LMS后，Siemens PLM Software通過SAMCEF進而補充了這方面的能力，SAMCEF具有業(yè)內(nèi)先進的線性和非線性發(fā)復(fù)合材料分析方面的能力，漸進式失效分析（比如損傷，沖擊，層間損傷等），及分析大尺度復(fù)合材料部件的能力。Siemens PLM Software全部的復(fù)合材料相關(guān)的產(chǎn)品能夠提供目前市場上，強大的及全面的復(fù)合材料設(shè)計和分析方面的能力。
《航空報》：Siemens PLM Software復(fù)合材料方面的能力與其他復(fù)合材料方案比較有哪些優(yōu)勢？
約翰·奧康納：我們處于的復(fù)合材料設(shè)計和分析領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者地位超過20多年。我們的先進技術(shù)已經(jīng)被超過400多家的航空航天企業(yè)及其進行的復(fù)合材料項目得到全面的驗證。Siemens PLM Software復(fù)合材料解決方案之所以如此強大的原因在于Fibersim能夠進行準(zhǔn)確的復(fù)合材料可制造分析。這一獨特的能力提供了市場上先進的預(yù)測纖維走向的工具，同時提供了準(zhǔn)確的面向有限元分析和制造階段的數(shù)據(jù)。這一優(yōu)勢支持全面的纖維仿真，進而幫助復(fù)合材料設(shè)計團隊進行復(fù)合材料持續(xù)的創(chuàng)新。20多年的實踐表明，Siemens PLM Software的復(fù)合材料方面的產(chǎn)品是復(fù)合材料行業(yè)的先進的工具，滿足了復(fù)合材料行業(yè)不斷增加的新的挑戰(zhàn)。
《航空報》：西門子作為德國“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略的倡導(dǎo)者及實踐者，西門子在復(fù)合材料方面的能力如何與“工業(yè)4.0”及數(shù)字化工廠的戰(zhàn)略進行融合呢？
約翰·奧康納：西門子公司是德國“工業(yè)4.0”概念的倡導(dǎo)者及實踐者，數(shù)字化工廠是“工業(yè)4.0”的基礎(chǔ)及主要組成部分，同時“制造2025”戰(zhàn)略其中一個重要的領(lǐng)域也是：以信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合為特征的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能化制造，航空航天裝配是該規(guī)劃指定的十大領(lǐng)域之一。西門子數(shù)字化工廠是包含全部西門子在自動化，PLM，及運動控制方面的優(yōu)勢，面向制造類企業(yè)的全面的解決方案。復(fù)合材料零件制造是西門子數(shù)字工廠方案其中的一個具體應(yīng)用，展示了西門子的業(yè)內(nèi)的復(fù)合材料技術(shù)能力。這樣一個復(fù)合材料研發(fā)體系包含了產(chǎn)品設(shè)計和工藝規(guī)劃（PLM）,制造執(zhí)行管理（Manufacturing Operations Management），工業(yè)自動化系統(tǒng)（SIMATIC），及運動控制（SINUMERK），提供的業(yè)內(nèi)完整及強大的復(fù)合材料零件制造解決方案。Siemens PLM Software是西門子復(fù)合材料數(shù)字化工廠技術(shù)方案的重要參與者，目前在多家的航空航天企業(yè)逐步得到實踐。
更多信息請關(guān)注復(fù)合材料信息網(wǎng)http://m.lzzz.net
