Wpływ naprężeń resztkowych powstających w procesie produkcji laminatu na stateczność i nośność cienkościennych konstrukcji kompozytowych
Influence of curing, residual stresses on buckling and load-carrying capacity of thin-walled, composite structures
Typ projektu: naukowo-badawczy
Słowa kluczowe: naprężenia resztkowe konstrukcje cienkościenne stateczność wyboczenie charakteryzacja materiałowa
Słowa kluczowe (angielski): residual stresses thin-walled structures stability buckling material characterization
Członkowie konsorcjum: Projekt nie był realizowany w ramach konsorcjum
Okres realizacji projektu: 1.10.2020 - 31.10.2022
Instytucja finansująca: Narodowe Centrum Nauki
Nazwa programu: Etiuda
Kierownik projektu: Paweł Czapski
Wartość dofinansowania: 114 328,00 PLN
Wartość projektu: 114 328,00 PLN
Celem rozprawy doktorskiej jest zbadanie wpływu naprężeń resztkowych pochodzących z procesu produkcji laminatów włóknistych na nośność i stateczność cienkościennych konstrukcji płytowych. W ramach badań planowana jest dogłębna analiza procesu powstawania naprężeń rezydualnych w procesie autoklawowym, a następnie ich wpływu na wyboczeniową sztywność przed- i zakrytyczną. Planuje się wykonać modele numeryczne w metodzie elementów skończonych pozwalające na odzwierciedlenie procesu chłodzenia laminatu oraz wykorzystanie wyników do analiz stateczności konstrukcji. Analizy doświadczalne osiowego ściskania słupów potwierdzą lub zaprzeczą tezie, że naprężenia resztkowe istotnie mają wpływ na sztywność takich konstrukcji, a dodatkowo odpowiedzą na pytanie, jaka jest korelacja między szybkością procesu autoklawowego, ułożeniem warstw oraz kształtem przekroju poprzecznego słupów. Dzięki powyższym badaniom, możliwe będzie odpowiedzenie na pytanie, jak zminimalizować koszty produkcji cienkościennych konstrukcji płytowych, przy jednoczesnym zachowaniu ich sztywności i wytrzymałości. Zakres badań będzie obejmował wytworzenie próbek – słupów kompozytowych wykonanych z taśmy typu prepreg z włókna szklanego o różnych przekrojach – kwadraty, ceowniki, o różnych ułożeniach warstw oraz w procesach autoklawowych o różnych parametrach. Po wytworzeniu próbek, analizie zostanie poddana mikrostruktura wytworzonych laminatów – pozwoli to na jakościową ocenę wpływu procesu technologicznego na jakość struktury. W następnym kroku, przygotowany zostanie model numeryczny osiowego ściskania próbek z uwzględnieniem procesu technologicznego pozwalający na odpowiednie zaplanowanie eksperymentu. Wytworzone próbki zostaną poddane próbie osiowego ściskania – dzięki systemowi cyfrowej korelacji obrazu, możliwe będzie śledzenie odkształceń słupów podczas całego badania, a końcowym wynikiem badania będą siły krytyczne oraz sztywności przed- i zakrytyczne. Dzięki wynikom eksperymentalnym, model numeryczny zostanie zweryfikowany. Ostatnim elementem rozprawy doktorskiej będzie doświadczalne wyznaczenie wartości naprężeń rezydualnych w poszczególnych warstwach kompozytu przy pomocy takich metod jak np. dyfrakcja neutronowa, tomografia komputerowa lub rozwiercanie próbki. Istotnym elementem nowości prowadzonego projektu względem prac dostępnych w literaturze jest zwrócenie uwagi na możliwość podwyższenia sztywności kompozytowych konstrukcji cienkościennych wykonanych z laminatów włóknistych poprzez odpowiednią optymalizację procesu autoklawowego, dobór kształtu elementu oraz ułożenie warstw. Naprężenia resztkowe pochodzące z produkcji laminatu mogą pozytywnie wpływać na sztywność i pracę elementów konstrukcyjnych, a co za tym idzie wpływać na zmniejszenie zużytego materiału. Jako cel rozprawy doktorskiej postawiono sprawdzenie, jakie są najoptymalniejsze warunki wytwarzania takich materiałów, począwszy od sprawdzenia mikrostruktury, poprzez pomiar naprężęń rezydualnych, a na analizie stateczności kończąc.
-
Powrót