هكذا وصف البروفيسور سيلفستر بينو من جامعة كوليدج لندن بحثه، الذي يستخدم المحاكاة ثلاثية الأبعاد، خلال مؤتمر العلم في عصر الخبرة الذي عقدته شركة داسو سيستمز في بوسطن
ستمهد المحاكاة الطريق لإنتاج مواد مركبة ذات خصائص مخصصة. هكذا وصف البروفيسور سيلفستر بينو من جامعة كوليدج لندن بحثه الذي يستخدم المحاكاة ثلاثية الأبعاد، خلال مؤتمر العلم في عصر الخبرة الذي عقدته شركة داسو سيستمز في بوسطن.
سيلفستر بينو هو أستاذ الميكانيكا والمركبات والهندسة وعضو مجلس أبحاث العلوم الفيزيائية في جامعة كوليدج لندن. قام في محاضرته بدراسة الطرق المختلفة لاستخدام برنامج ABAQUS كمنصة مناسبة لتنفيذ طرق رقمية جديدة للتصميم الإنشائي. الهدف هو بناء مواد مركبة تتوافق خصائصها مع متطلبات المصممين، وخاصة مع أقصى قدر من القوة والحد الأدنى من الوزن، عندما تساعد المحاكاة في اختيار المزيج المناسب.
ومثل العديد من المتحدثين في المؤتمر، أشار البروفيسور بينو إلى ضرورة بناء نموذج متعدد الأبعاد للمادة بجميع رتبها الأسية لأن سلوك المادة على المستوى الكمي والمجهري يؤثر على خصائصها على المستوى الكامل. نظام.
يقوم البروفيسور بينو بفحص المواد المركبة المبنية من طبقة من مادة قوية تلتف مثل شطيرة من الألياف المسلحة. ومن الأمثلة على ذلك الجناح الدوار لطائرة هليكوبتر، وهو مصنوع اليوم من هذه المواد، والذي يجب أن يتحمل التعرض للطيور والعديد من المواد الأخرى التي يمكن العثور عليها على ارتفاعات منخفضة. وقد قسمها إلى أربع مراحل - المستوى المجهري، وتأثيره على المستوى العياني وجميع المراحل التي بينهما.
إن ما يحدد خصائص الألياف، من بين أمور أخرى، هو ترتيب طبقات الألياف واتصالها بالمطرس، حيث يتم ربط الطبقات ببعضها البعض بحيث تكون الألياف في كل طبقة مائلة بزاوية زاوية مختلفة. وأخيرًا، يدرس أيضًا كيفية تصرف المادة الكبيرة.
إن اتجاه الألياف في كل طبقة من المواد المركبة يسمح للبروفيسور بينو ببناء مواد أكثر مقاومة للضغوط التي تسبب الشقوق. قام بتطوير نموذج يحاكي سلوك انتشار التشققات داخل المادة المركبة. لقد ابتكر معادلة تسمح للجسم بتقسيم نفسه عندما يصل إلى الحالات المستمدة من الخصائص المرغوبة وتسمح للشخص بإحداث صدع في المحاكاة دون فرض موقعه مسبقًا. نحن هنا نلعب بعدد محدود من المعادلات، مما يجعل من الممكن تقليل قوة الحوسبة اللازمة لحل مشكلة هي في الواقع مشكلة مستمرة ولا نهائية.
وفي نفس الوقت الذي أجرى فيه المحاكاة، أجرى أيضًا تجارب حقيقية على المواد المركبة وفحص، من بين أمور أخرى، كيفية سلوك المادة ضد قوى مثل السحب والانحناء والقص وما إلى ذلك. يمكنه أن يأخذ الضغط ويحسب الضغوط منه ومن خلال المكون الذي أنشأه يتسبب في هذه الانقسامات ويمكنه نمذجة الشقوق في كل من المساحة الجغرافية وعلى الجدول الزمني.
إن اتجاه الألياف يسمح للبروفيسور بينو بتحسين كمية الطبقات، ووزن الطبقات، وكثافتها، وتركيب المواد، وأكثر من ذلك، وبالتالي إنشاء مادة ذات الخصائص المرغوبة وفقًا لمزيج من هذه الخصائص. يمكنه إنتاج جناح مثالي لاحتياجات المستخدم - وزن أكبر أو وزن أقل، والقدرة على التحرك في بيئة مليئة بالأشياء مثل الرمال والغبار والطيور والأشجار والمزيد.
ومع ذلك، أكد البروفيسور بينو أن الطريق إلى التطبيق في العالم الحقيقي لا يزال بعيدًا، ولكن من ينتج مثل هذه المواد سيكون قادرًا على إثبات ضرورتها وفعاليتها.
شكرًا للدكتور جيل شارون من DfR SOLUTION من ولاية ماريلاند لمساعدته في نشر محاضرة بينوت.
