Baza technologii

Opis technologii / usługi

Jednym z popularnych rodzajów powłokowych elementów konstrukcyjnych są kompozytowe elementy laminowane, wzmacniane włóknami, wśród których ważną grupę stanowią powłoki osiowo symetryczne. Należą do nich zamknięte powłoki zbiorników, czy otwarte rur. Powłoki o takim kształcie, wzmacniane włóknem ciągłym, mogą podlegać formowaniu techniką nawijania włókna wzmacniającego. Z wyborem takiego sposobu formowania wiąże się konieczność kostrukcyjnego projektowania struktury wzmocnienia, jego cech geometrycznych, udziału objętościowego, doboru cech materiałowych, technologicznego programowania warunków produkcji. Cechy geometryczne dotyczą struktury nawijanego rowingu, średnic włókienek oraz ich liczby i sposobu skrętnego połączenia. Wyznaczone są również splotem nawijanych włókien, kątem ich nawijania, liczbą warstw wzmocnienia. Cechy materiałowe wynikają w głónej mierze z wyboru rodzaju włókna (tworzywo, średnica) oraz syciwa (żywicy). W nawijanych powłokach kompozytowych stosowane są dętki najczęściej z metalowej blachy, umożliwiające poprawę spełnienia warunkó szczelności powłoki. Na warunki formowania składa się przebieg siły naciągu rovingu prędkości ruchów narzędzi czy temperatura, w jakiej proces przebiega. Złożoność struktury warstwowych ścianek prowadzi do różnorodności możliwych przebiegów ich zniszczenia w warunkach przeciążenia, zależnych od cech konstrukcyjnych powłoki i warunków obciążenia eksploatacyjnego. Rozpoznanie tych warunków pozostawia zatem szerokie pole optymalnego doboru cech konstrukcyjnych produktu, jak i parametrów procesu nawijania. Proponowane rozwiązanie wskazuje na istotne aspekty procesu optymalizacji oraz możliwe kierunki poszukiwań rozwiązań najkorzystniejszych. W badaniach wykorzystano technikę wspomagania komputerowego oparta o oryginalny sposób homogenizacji kompozytu, uwzględniający i ujawniający ważne składowe obciążeń wewnętrznych wzmacniających struktur nawijanych. Zastosowana metoda umożliwia ujawnienie i uwzględnienie krytycznych mechanizmów zniszczenia badanej klasy zbiorników i dzięki temu jest skutecznym narzędziem wspomagania ich projektowania.

Zalety / korzyści z zastosowania technologii

Zakres komputerowego wspomagania projektowania (modelowania, analizy, optymalizacji, symulacji procesu zniszczenia) uwzględnia potrzeby producenta przedmiotowego typu zbiorników cisnieniowych. Zalety te wynikają z: - uniwersalności metody modelowania wobec zróżnicowanych strukturalnie powłok kompozytowych - oryginalności metody homogenizacji analizowanego modelu, ujawniającej krytyczne mechanizmy degradacji struktur nośnych powłok zbiorników - dogodności metody analizy w zakresie możliwości "odwrotnej" identyfikacji stanu obciążenia w modelu strukturalnym (przed homogenizacją), co pozwala na niedostępną w dotychczasowych metodach analizy komputerowej precyzję identyfikacji stanów krytycznych materiału, a tym samym konkurencyjność uzyskanych rozwiązań procedur optymalizacyjnych.

Zastosowanie rynkowe

Proponowane rozwiązanie jest narzędziem wspomagania projektowania, zarówno w fazie wstępnej przed wykonaniem prototypu, jak też w fazie weryfikacji konstrukcji istniejących w aspekcie wyznaczenia ich cech użytkowych i stopnia spełnienia kryteriów bezpieczeństwa i efektywności eksploatacyjnej. W procesie projektowania jest narządziem analizy wytrzymałościowej zbiorników o strukturze nawijanej, optymalizacji tej struktury dla celów projektowania technologii wykonania oraz optymalizacji materiałowej. Rozwiązanie może znaleźć zastosowanie w branży producentów kompozytowych zbiorników ciśnieniowych, o strukturalnych powłokach formowanych techniką nawijania rovingu (pasm włókien szklanych, węglowych itp.).

Tagi

Branże