NS520 Kompozyty w konstrukcjach lotniczych

Materiały kompozytowe. Klasyfikacja kompozytów ze względu na zbrojenie i spoiwa. Właściwości mechaniczne komponentów, a właściwości mechaniczne kompozytów - podstawowe modele. Rola zbrojenia i spoiwa. Postacie zbrojenia. Liniowa teoria laminatów (równania konstytutywne). Kryteria wytrzymałościowe. Metody wyznaczania stałych materiałowych. Degradacja właściwości mechanicznych kompozytu, zmęczenie, delaminacja. wpływ środowiska. Analiza pracy podstawowych elementów struktur lotniczych: pasów i ścianek dźwigara. rur skrętnych i wręg. Analiza typowych rozwiązań konstrukcyjnych. Projektowanie struktur kompozytowych silnie obciążonych - analiza sposobu przenoszenia obciążeń z uwzględnieniem anizotropii stosowanego materiału. Łączenie poszczególnych elementów struktury. Połączenia realizowane w trakcie formowania zespołu, połączenia klejone i nitowane. Metody wprowadzania obciążeń skupionych kształtowanie węzłów. Analiza wytężenia struktury. Podstawy stosowania MES do obliczeń wytrzymałościowo- sztywnościowych. Przegląd podstawowych technik wytwarzania i wymagań dotyczących oprzyrządowania: technika formowania „na mokro'", technika oparta na preimpregnatach. Przegląd metod kontroli jakości produkcji. Ograniczenia konstrukcyjne wynikające z technik wytwarzania.

Tematyka wykładu

1. Zasady prowadzenia zajęć i forma zaliczenia

2. Wprowadzenie

2.1. terminologia

2.2. klasyfikacja

2.3. zastosowanie - dlaczego kompozyty

3. podstawowe informacje z zakresu mikromechaniki kompozytów

3.1. Funkcja wzmocnienia, spoiwa oraz apretury

3.2. Właściwości mechaniczne komponentów

3.3. Prognozowanie właściwości mechanicznych kompozytów ze wzmocnieniem jednokierunkowym – modele uproszczone

3.3.1. Uproszczone modele do określania sztywności i wytrzymałości w warunkach obciążenia jednoosiowego – wykresy rozciągania

3.3.2. Ortotropia a izotropia w odniesieniu do właściwości mechanicznych materiałów

4. Klasyczna teoria laminatów

4.1. Równanie konstytutywne dla pojedynczej warstwy laminatu - Uogólnione prawo Hooka

4.1.1. Rodzaje symetrii właściwości mechanicznych kompozytu

4.1.2. Macierze sztywności wyrażone w kartezjańskim układzie współrzędnych równoległych do głównych osiach ortotropii i w dowolnym kartezjańskim układzie współrzędnych

4.2. Równania konstytutywne dla laminatu złożonego z n ortotropowych warstw

4.2.1. Zależność N (e) i odwrotna

4.2.2. Hipotezy wytrzymałościowe

4.2.3. Metody prezentacji właściwości mechanicznych laminatu

5. Techniki wytwarzania

5.1. Ogólne informacje dotyczące zjawiska polimeryzacji

5.1.1. terminologia

5.1.2. mechanizm

5.2. Ogólne informacje dotyczące procesu utwardzania, wykresy TTT

5.3. dostępne półfabrykaty, związana dokumentacja oraz zasady ich składowania

5.4. Metody formowania struktury

5.5. oprzyrządowanie konieczne ze względu na przyjętą procedurę odwzorowania geometrii

5.5.1. W przypadku metody makietowo-wzornikowej

5.5.2. W przypadku metod uproszczonych

5.6. Dokładność odwzorowania, analiza błędów

5.7. Oprzyrządowanie produkcyjne – projektowanie i wytwarzanie z uwzględnieniem warunków utwardzania, liczebności serii i stopnia zamienności

5.7.1. Oprzyrządowanie kontrolno-pomiarowe

5.7.2. Kontrola jakości

6. integralność struktury

6.1. Plusy i minusy integracji struktury płatowca

6.2. Możliwe techniki łączenia

6.2.1. Połączeni w trakcie procesu utwardzania

6.2.2. klejenie

6.2.3. nitowanie

6.2.4. połączenia specjalne

7. Projektowanie kompozytowej struktury płatowca

7.1. Ustalenie warunków technicznych

7.2. Laminat, czy struktura przekładkowa

7.3. Dobór materiałów z uwzględnieniem dostępnych technik wytwarzania i doświadczenia zakładu produkcyjnego

7.4. Projektowanie struktury bieżącej - zasady określania kierunków wzmocnienia oraz szacowanie przekrojów z uwzględnieniem wymagań sztywnościowych, wytrzymałościowych i dostępnych technik wytwarzania

7.5. Projektowanie połączeń i wstępna analiza wytrzymałościowa

7.6. Sposoby wprowadzania obciążeń skupionych

7.7. Typowe metody napraw uszkodzeń eksploatacyjnych

7.8. Analiza krytyczna zaprojektowanej struktury ze względu na możliwość kontroli procesu wytwarzania i ewentualnych napraw uszkodzeń eksploatacyjnych

8. Wymagana Dokumentacja konstrukcyjno-technologiczna

8.1. Rysunki konstrukcyjne i ich specyfika

8.2. Dokumentacja procesu technologicznego

8.2.1. Forma

8.2.2. Zakres

9. Metody wyznaczania właściwości mechanicznych

10. Wybrane zagadnienia procesu degradacji właściwości mechanicznych

10.1. Trwałość zmęczeniowa

10.1.1. Mechanizmy zniszczenia w zależności od poziomu obciążenia

10.1.2. Mechanizmy zniszczenia w zależności od relacji właściwości mechanicznych spoiwa i wzmocnienia

10.2. delaminacja

10.2.1. Podstawowe wiadomości z zakresu mechaniki pękania

10.2.2. Przyczyny delaminacji i jej zapobieganie

10.2.3. Metody badania odporności na delaminację

11. Zastosowanie Pakietu ANSYS do analizy wytrzymałościowo-sztywnościowej struktur kompozytowych – informacje podstawowe

11.1. Niezbędne dane materiałowe

11.2. Charakterystyka dostępnych elementów skończonych i możliwości ich zastosowania

11.3. Podstawowe informacje dotyczące analizy wyników