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Aplicaciones de SolidWorks e Ingeniería Inversa en Aeronáutica

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Presentación Aplicaciones de SolidWorks e Ingeniería Inversa en Aeronáutica
Solteco - ATE-Group
Ing. Andres Quiceno

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  • 1. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι1
  • 2. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Aplicaciones de SolidWorks e Ingeniería Inversa en Aeronáutica “Integración del modelo físico al análisis númerico”.  Andrés Mauricio Quiceno andres.quiceno@ategroup.biz Octubre del 2012 2
  • 3. Agenda  ¿Quienes somos?  ¿Quién usa estas tecnologías?  Modelado avanzado de piezas  Herramientas de render integradaΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι  Gráficos RealView  Capacitación  Certificación  Ingeniería Inversa en Aeronáutica  Validación de diseños usando SolidWorks  Flow Simulation  Uso de compuestos en Aeronaves  Análisis de compuestos con SolidWorks Simulation (Cosmos) 3
  • 4. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι ¿ Quienes somos ?4
  • 5. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι5 ¿ Quién usa nuestra tecnología?
  • 6. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι6 ¿ Quién usa nuestra tecnología?
  • 7. Modelado avanzado de superficiesΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Caso de estudio Avión GC 7
  • 8. Gráficos Real View - Caso de estudio Avión GCΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Si cuenta con una tarjeta de video profesional, puede tener activa la opción de graficos real view en DS SolidWorks. 8
  • 9. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι9 Photoview 360 - Caso de estudio Avión GC
  • 10. PhotoView 360  Imágenes foto realistas para cualquier tipo de diseño  No se requiere habilidades ni entrenamiento especializado  Perfeccionamiento continuo de la imagenΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι  Apoyo multi-núcleo, para acelerar su velocidad de procesamiento.  Tecnología HDRI (High dynamic range Image)  Imágenes de alto rango dinámico (HDR) 10
  • 11. Capacitación Técnicas Avanzadas de modelado de superficiesΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Modelos avanzados  Técnicas de pieza maestra Modelado Hibrido Modelos avanzados 11
  • 12. Capacitación y certificación CSWP-Superficies El examen de Certified SolidWorks Professional de especialista en superficies se utiliza para evaluar la habilidad para usar estas herramientas en la creación de superficies complejas.Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 12
  • 13.  Ingeniería Inversa en Aeronáutica Uso de la malla poligonal generada por el escaner Generación del modelo parametrico 3D Scanner • Limpieza y edición • Extracción de formas libres • Analisis de formas NURBS • Alineación de datos escaneados •Construcción del modelo 3D • Reconocimiento inteligente de regiones • Reconocimiento inteligente de operaciones •Analisís de desviación ApplicationsΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Aeroplano • Diseño y modificación • Analisís de ingeniería y validación • Reparación y manufactura de componentes • Visualización, y animaciones • Prototipado Rápido 13
  • 14. El Proceso De Ingeniería Inversa El proceso de Ingeniería Inversa sigue los siguientes pasos en forma general (Sherry, 2005):Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 14
  • 15. El Proceso De Ingeniería Inversa 1. Captura de datos: 1.1. Calibración del escánerΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 1.2. Configuración del laser 15
  • 16. El Proceso De Ingeniería Inversa Captura del modelo de posición usando el MAXSHOTΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 1.3. Ubicación de los targets 16
  • 17. El Proceso De Ingeniería Inversa 1.4. Captura del modelo de posición usando el MAXSHOTΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 1.4.1 Captura de fotografías - Fotometría Captura en tiempo real del modelo de posición usando el Software VXElements 17
  • 18. El Proceso De Ingeniería Inversa 1.5. Captura de datos usando el HANDYSCANΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι El software del HandyScan, VXelements realiza la reconstrucción de la superficie en malla poligonal en tiempo real, permitiendo observar donde se realiza el escaneado y su resultado de forma inmediata. 18
  • 19. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι AIRPLANE19
  • 20. Escaneo del piso del Helicóptero HUEYΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Visita Técnica Melgar, 23 de enero 2012 20
  • 21. Escaneo del piso del Helicóptero HUEYΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Objetivo: Escanear el piso de zona de carga del helicóptero Huey para generar los planos del blindaje. 21
  • 22. Escaneo del piso del Helicóptero HUEY Preparación del piso para escaneoΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 1- Limpieza. 2- Cubrir superficies brillantes y oscuras, usando revelador de Soldadura. 3- Ubicación de los Targets de posición. Autoadhesivos reflectivos ubicados en la base del helicóptero. 22
  • 23. Escaneo del piso del Helicóptero HUEY Piso preparado para escaneoΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 23
  • 24. Escaneo del piso del Helicóptero HUEY Captura de datosΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Importante: En este escaneo, y en el del Black Hack, el modelo se posición se obtuvo usando el HandyScan. En el escaneo del Avión Hercules se empleo el MaxShot en la captura de datos, notándose una importante disminución de tiempo. 24
  • 25. Escaneo del piso del Helicóptero HUEY Segmentación de datosΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Preprocesamiento – Postprocesamiento Usando el software RapidForm XOR 25
  • 26. Escaneo del piso del Helicóptero HUEY Modelo CAD 3DΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Plano del piso, obtenido en SolidWorks 26
  • 27. Ecuaciones que goviernan el movimiento de un fluido Flow Simulation resuelve las ecuaciones de Navier-Stokes EquationsΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Leyes de la termodinámica  Conservación de la masa (Continuidad)  Segunda ley de Newton (Ecuación del momento)  La primera ley de la termodinamica (Conservación de la energía) 27
  • 28. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι28 SolidWorks Simulation Flow en Aeronáutica
  • 29. Flujo de aire alrededor de un aeroplano con inclinación 10deg (flujo: 800 km/h)Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι FLUJO: 800 km/h 29
  • 30. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Malla básica30
  • 31. Flujo de aire alrededor de un aeroplano con inclinación 10deg (flujo: 800 km/h)Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 31
  • 32. Flujo de aire alrededor de un aeroplano con inclinación 10deg (flujo: 800 km/h)Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 32
  • 33. Flujo de aire alrededor de un aeroplano con inclinación 10deg (flujo: 800 km/h)Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 33
  • 34. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Flujo de aire: Phanton F434
  • 35. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Flujo de aire: Phanton F435
  • 36. Flujo de aire alrededor de un aeroplano con incnlinacion 10deg (flujo: 800 km/h)Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι FLUJO: 800 km/h 36
  • 37. Flujo de aire alrededor de un aeroplano con incnlinacion 10deg (flujo: 800 km/h)Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 37
  • 38. SolidWorks Simulation - Bundle SolidWorks Simulation SolidWorks Simulation Professional Premium Linear Static* Frequency Buckling Thermal Optimization Nonlinear Time History HarmonicΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Event-based Pressure Random Response Motion* Fatigue Drop Test Composites Motion Vessel Vibration Spectra 38
  • 39. Uso de compuestos hoyΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι  25% of the A380s airframe by weight Carbon-fiber reinforced plastic (CFRP) glass-fiber reinforced plastic (GFRP) quartz-fiber reinforced plastic (QFRP) GLARE (GLAss-REinforced fiber metal laminate) 39
  • 40. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Uso de Compuestos Hoy40
  • 41. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Uso de Compuestos Hoy41
  • 42. Tipos de Compuestos Compuestos Incluyen :  Fibras : Compuesto de fibras, en una matriz  Laminar : Capas de MaterialΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι  Partículas : Compuestos por partículas o copos, en una matriz  Hibrido : Combinación de cualquiera de las de arriba 42
  • 43. Especificaciones de Funcionalidades Formulaciones de Compuestos soportadas en SolidWorks:  3-Capas Sandwich  Multi-capa, simetrico o asimetrico (50 layers max.) (laminates) Tipos de Estudio:Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι  Estático  Frecuencia  Pandeo Tipos de Material :  Cada capa puede ser isótropa u ortotropa Output soportado:  Tsai-Hill, Tsai-Wu, Max Principal Stress FOS plots  Interlaminar Shear Stress  General Stress and Displacement output per shells 43
  • 44. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Caso a estudiar44
  • 45. SandwichΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Core Skins • Foam • Sheet metal • Balsa wood • Glass • Composite • FRC honeycomb • … • … 45
  • 46. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι46 Caso a estudiar: Panel Compuesto
  • 47. Caso a estudiar: Analisis completo del compuesto Placa Superior: Aluminium 2024 T3, e=0.040”: 146 MPa FM300: -1 a 0.3 MPaΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι HoneyComb: 1.7MPa FM300: -2.9 a 0.7 MPa Placa Inferior: Aluminium 2024 T3, e=0.025”: 61 MPa 47
  • 48. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 1 4 2 548 Caso a estudiar: Análisis de Frecuencias 3 6
  • 49. Caso a estudiar: Análisis de Pandeo 1 2Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 3 4 Primeros 4 modos de pandeo del Panel Compuesto 49
  • 50. Predicción de Falla Modos de Falla Rotura de Fibra -- tension in fiber direction Pandeo de Fibra -- compression in fiber direction Fractura de la Matriz -- tension in transverseΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι direction Falla por compresion en la Matriz -- compression in transverse direction Otros modos de falla: • Despegado de las fibras -- fiber-matrix bond fails • Delaminacion -- separation between layers in laminate 50
  • 51. Teorías para predicción de fallas en compuestos laminados Single Mode Failure Criteria  Maximum stress criterion. Use it for FPF (first ply failure)Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Interactive Failure Criteria • Tsai Hill • Tsai Wu (for cases where tension/compression strengths are different) 51
  • 52. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι52 Precisión de SolidWorks en Compuestos
  • 53. Ejemplo de aplicacionΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information ΙObjetivos• Minimize deflexion (Max<5 mm)• Minimize weight (<800 g) Force= 1000N• Geometry/global shape can’t be changed !!• Free to increase thickness 53
  • 54. SolidWorks Simulation PremiumΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Current design : • Material used is isotropic • Thickness is 3 mm • deflexion Max is 9 mm • weight is 1837 g 54
  • 55. SolidWorks Simulation Premium New design : • composite • Sandwich definition with a foam coreΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι • Same previous material for skins • Total Thickness is 6 mm • deflexion Max is 5 mm • weight is 750 g (60g for glue) Benefits : 55
  • 56. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι57 SolidWorks Simulation Premium
  • 57. Tensiones de Corte Interlaminares Si conocemos la resistencia al corte del pegamento usado, podemos comparar las tensiones de corte interlaminares en el plano de corte (XZ) con la resistencia del pegamento. También podemos seleccionar el MAXIMO para todas las capas. En resumen, para evaluar la resistencia del pegamento solo hace falta las tensiones deΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι corte interlaminares. 58
  • 58. Skywalker Vertical Take Off and Landing (VTOL) Aircraft, Mirror Image Aerospace Compañia:  Estan trabajando en el desarrollo y manufactura de un sistema de despegue y aterrizaje vertical (VTOL). Desafio:  Necesidad de un sistema CAD para diseñar superficies complejas para el fuselaje, soportes y las alas. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι  “Las herramienas de superficies nos ayudaron a desarrollar el fuselaje repidamente, con las herramientas de photoview 360 se crearon renders quer permitieron realizar una mejor evaluación de las superficies, usando las opciones de color y reflección para encontrar defectos. Con Photoview hemos presentado el Skywalker en nuestro sitio web a nuestros inversionistas y usuarios finales.” "We chose SolidWorks CAD software for its ability to design complex surfaces for the fuselage, support legs, and wings. We also enjoyed the softwares stability, the breadth of the Solution Partner Program, and the number of local companies and universities that use SolidWorks." - Kent Crookston, CEO 59
  • 59. Skywalker Vertical Take Off and Landing (VTOL) Aircraft, Mirror Image AerospaceΙ © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι 60
  • 60. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Prototype Lite Aircraft61
  • 61. Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Taylor Deal Aviation, LLC., Custom Kitchen for airplanes 62
  • 62. Cada vez mas cerca….Ι © Dassault Systèmes Ι Confidential Information Ι Bogotá D.C | Carrera 11A No. 93A-62 Oficina 303 Parque de la 93 Teléfono/Fax: (+57-1) 742 6638 Envigado (Antioquia) | Calle 35 Sur No. 43A-31 Oficina 201 Teléfono/Fax: (+57-4) 332 1032 info@ategroup.biz www.ategroup.biz www.solidworks.com www.creaform3d.com www.zcorp.com www.rapidform.com 63

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