Fibersim：复合材料模拟仿真的数字化引擎

Fibersim：复合材料模拟仿真的数字化引擎

在航空航天、汽车制造和风能开发等高端制造领域，复合材料因其轻质高强、可设计性强的特性，已成为关键部件的核心材料。然而，复合材料的多层结构、纤维方向敏感性和复杂制造工艺，使得传统试错法难以满足现代工业对效率与精度的双重需求。Fibersim作为全球领先的复合材料数字化设计仿真平台，通过整合材料科学、制造工艺与工程分析，构建了从概念设计到生产制造的全流程数字化解决方案，为复合材料应用开辟了新范式。

一、技术内核：复合材料复杂性的数字化解构

复合材料的性能高度依赖于纤维方向、铺层顺序和制造工艺参数的交互作用。Fibersim通过三大核心技术模块，实现了对这种复杂性的精准建模：

1. 多尺度材料模型库
   内置超过2000种材料参数，涵盖碳纤维、玻璃纤维及芳纶纤维等主流增强体，支持用户自定义基体树脂的固化动力学模型。例如，在波音787机翼蒙皮设计中，工程师通过输入T800碳纤维的拉伸模量（230 GPa）和3501-6环氧树脂的固化收缩率（0.7%），精确预测了层合板在180℃固化过程中的残余应力分布。

2. 制造工艺仿真引擎
   集成预浸料铺放、RTM树脂传递和热压罐固化等12类工艺模拟模块。在西门子歌美飒风电叶片生产中，FiberSIM的树脂流动仿真显示，当注射压力从0.8 MPa提升至1.2 MPa时，叶片根部区域的孔隙率从3.2%降至0.5%，直接指导了工艺参数优化。

3. 损伤累积预测系统
   采用非线性Miner法则与Coffin-Manson模型，可模拟单轴、多轴和随机载荷下的疲劳损伤演化。空客A350XWB中央翼盒的疲劳测试表明，基于FiberSim的预测寿命与实际测试结果的误差控制在8%以内，显著优于传统线性累积模型。