中國航空報
構建複合材料航空結構開發數字化工廠——專訪西門子工業軟件有限公司Fibersim產品及航空市場總監約翰·奧康納。複合材料零件製造是西門子數字工廠方案其中的一個具體應用，展示了西門子的業內..的複合材料技術能力。這樣一個複合材料研發體係包含了產品設計和工藝規劃（PLM）,製造執行管理（Manufacturing Operations Management），工業自動化係統（SIMATIC），及運動控製（SINUMERK），提供的業內.完整及.強大的複合材料零件製造解決方案。Siemens PLM Software是西門子全球複合材料數字化工廠技術方案的重要參與者，目前在全球多家..的航空航天企業逐步得到實踐。

原文：http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-247-1554.html
《中國航空報》：過去的二十年間，複合材料的應用得到顯著的提升，您認為驅動這一趨勢的主要原因是什麽？
約翰·奧康納：關於環保及燃油經濟性的全球性關注，使得人們在航空航天和汽車行業越來越關注執行效率。這也就驅動相關的公司在其產品中引入一些包含複合材料在內的**材料。其中複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計出環境更友好、燃油更經濟的產品，與此同時，這一明顯的趨勢也驅動複合材料專業的工程軟件，比如Fibersim，來幫助這些單位設計並製造出滿足其需要的複合材料產品。

《中國航空報》：複合材料與傳統材料在有限元分析與結構設計之間的不同之處？
約翰·奧康納：傳統材料比如金屬材料的有限元分析和結構設計通常是一種各向同性的材料。複合材料不是各向同性的材料。複合材料極其複雜，不可分割的鋪層通過類似“裝配”的方法及特有的製造工藝來進行製造，比如手工鋪敷或自動鋪帶/纖維鋪放。這意味著複合材料結構的性能與材料類型、幾何形狀和製造工藝都有關係。這些都必須在複合材料有限元分析與結構設計中加以考慮。
如果沒有專業的工具，把複合材料複雜的鋪層屬性在結構設計與有限元分析中進行數據傳遞，通常也是一件困難的工作。大多數情況下，盡管對材料屬性的理解已經很詳細，但如何分析實際當中的複合材料結構件仍然是一個挑戰。這些挑戰來自兩方麵：首先，結構設計階段的複雜的複合材料屬性在工程階段難以實現充分的數據共享，這就導致了難以進行準確的有限元分析。這同時也導致設計階段的近似性和不確定性。其次，設計階段定義的‘理論的纖維方向’通常與生產過程中的‘實際的纖維方向’不一致。這意味著複合材料基礎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鍵。
解決以上兩個問題的關鍵在於提供一種恰當的複合材料定義，能夠綜合考慮材料類型，設計方法和製造方法。這個定義完整捕獲了詳細的複合材料設計並能夠幫助定義詳細的複合材料有限元模型，提高有限元分析工程師在分析結果，減少過度設計同時更完整地優化整個結構。Fibersim正是提供這一關鍵能力的有效工具。

《中國航空報》：未來5年，複合材料設計領域的發展趨勢怎樣？
約翰·奧康納：複合材料設計現在已經達到了一定程度上的更廣闊的市場成熟。目前我們麵臨的複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。比較清楚的一點是，未來5年及將來，複合材料的用量仍然會保持高速的增長趨勢。
在設計領域，有兩個關鍵的方麵會得到繼續發展。首先是采用優化的方法。在傳統的金屬材料設計中，有一些應用很多年的，簡化了的設計方法，而對複合材料而言，這些舊的設計方法無法再繼續直接使用。因為複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，更加優化的設計方法來代替舊的設計方法。其次這些設計方法需要同時考慮製造約束，並能**麵向產品性能和生產效率優化設計。西門子的複合材料結構設計和有限元分析解決方案能夠支持這兩個方麵，同時我們也在繼續專注並研發新的設計能力，以更好地支持我們的客戶，滿足他們在複合材料創新方麵的需求。

《中國航空報》：您能否介紹下Siemens PLM Software能夠為複合材料提供哪些設計和分析方麵的解決方案？
約翰·奧康納：Siemens PLM Software的戰略是為全球的複合材料設計、分析和製造的客戶提供.**的、開放性的解決方案及服務。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計和分析工具，如CAD、PLM和CAE工具等。Siemens PLM Software複合材料解決方案主要基於Fibersim作為核心的設計工具，這些在過去的30年間得到了眾多全球複合材料用戶的實際項目驗證。Fibersim提供不同類型零件的設計方法，製造評估並能夠控製成本和避免錯誤，同時提供市場上範圍.廣的複合材料製造設備（自動下料機，激光投影儀，自動鋪帶機/自動鋪絲機等）方麵的數據接口。
同時，Siemens PLM Software還提供複合材料線性及非線性有限元分析方麵的能力，通過我們的Laminate Composites產品，用戶能夠進行複合材料的尺寸優化，評估設計初期的複合材料力學屬性（許用值，載荷等），鋪層優化並驗證初期的層合板鋪層。在收購了LMS後，Siemens PLM Software通過SAMCEF進而補充了這方麵的能力，SAMCEF具有業內.**的線性和非線性發複合材料分析方麵的能力，漸進式失效分析（比如損傷，衝擊，層間損傷等），及分析大尺度複合材料部件的能力。Siemens PLM Software全部的複合材料相關的產品能夠提供目前市場上，.強大的及.全麵的複合材料設計和分析方麵的能力。

《中國航空報》：Siemens PLM Software複合材料方麵的能力與其他複合材料方案比較有哪些優勢？
約翰·奧康納：我們處於全球的複合材料設計和分析領域...地位超過20多年。我們的**技術已經被全球超過400多家的航空航天企業及其進行的複合材料項目得到全麵的驗證。Siemens PLM Software複合材料解決方案之所以如此強大的原因在於Fibersim能夠進行.準確的複合材料可製造分析。這一獨特的能力提供了市場上.**的預測纖維走向的工具，同時提供了.準確的麵向有限元分析和製造階段的數據。這一優勢支持全麵的纖維仿真，進而幫助複合材料設計團隊進行複合材料持續的創新。20多年的實踐表明，Siemens PLM Software的複合材料方麵的產品是複合材料行業的.**的工具，滿足了全球複合材料行業不斷增加的新的挑戰。

《中國航空報》：西門子作為德國“工業4.0”戰略的倡導者及實踐者，西門子在複合材料方麵的能力如何與“工業4.0”及數字化工廠的戰略進行融合呢？
約翰·奧康納：西門子公司是德國“工業4.0”概念的倡導者及實踐者，數字化工廠是“工業4.0”的基礎及主要組成部分，同時“中國製造2025”戰略其中一個重要的領域也是：以信息技術與製造技術深度融合為特征的數字化網絡化智能化製造，航空航天裝配是該規劃指定的十大領域之一。西門子數字化工廠是包含全部西門子在自動化，PLM，及運動控製方麵的優勢，麵向製造類企業的全麵的解決方案。
複合材料零件製造是西門子數字工廠方案其中的一個具體應用，展示了西門子的業內..的複合材料技術能力。這樣一個複合材料研發體係包含了產品設計和工藝規劃（PLM）,製造執行管理（Manufacturing Operations Management），工業自動化係統（SIMATIC），及運動控製（SINUMERK），提供的業內.完整及.強大的複合材料零件製造解決方案。Siemens PLM Software是西門子全球複合材料數字化工廠技術方案的重要參與者，目前在全球多家..的航空航天企業逐步得到實踐。 文章來源：http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-247-1554.html