Technologie modelowania i symulacji zwiększają wiedzę na temat projektowania strukturalnych materiałów kompozytowych dla europejskiej branży lotniczej
W ramach finansowanego ze środków UE projektu CRASHING (Characterization of structural behaviour for high frequency phenomena) zaproponowano nowe, niezwykle wierne metody symulacji mechanicznej reakcji struktur kompozytowych na zderzenie i obciążenia udarowe. W szczególności stworzono i wdrożono protokoły analizy wieloskalowej i symulacji uwzględniające mechanizmy powstawania fizycznych uszkodzeń kompozytów na różnych długościach (warstwa, laminat, komponent). Poprawność zastosowanego podejścia została zweryfikowana na podstawie kilku przypadków użycia, ze szczególnym uwzględnieniem materiałów kompozytowych wykorzystywanych obecnie w nowych, innowacyjnych samolotach oraz nowych materiałów posiadających duży potencjał. Zespół CRASHING scharakteryzował i wyprodukował pięć różnych materiałów kompozytowych w trzech skalach. Udowodniono, że metody symulacji przyjęte dla tych materiałów i struktur są odpowiednie do modelowania lądowania awaryjnego, lądowania na wodzie, zderzeń z ptakami oraz uderzeń brył lodu, jak również innych obciążeń dynamicznych. Badacze stworzyli i zastosowali modele uszkodzeń kompatybilne z dostępnymi powszechnie narzędziami do analizy numerycznej zwykle używanymi w sektorze lotniczym do oceny odporności na zderzenia. Przeprowadzone specjalne testy potwierdziły poprawność użytych metod symulacji numerycznych. Nowe narzędzia symulacyjne posiadają dużo lepsze zdolności predykcyjne i o wiele lepszy zakres zastosowań niż poprzednio używane metody. Projekt CRASHING dostarczył nowych informacji na temat mechanicznego zachowania elementów konstrukcyjnych narażonych na działanie obciążeń dynamicznych. W przyszłości pozwoli to ulepszyć elementy zaprojektowane dla ekologicznych samolotów regionalnych w ramach inicjatywy Czyste Niebo i do 2020 roku spełnić cele środowiskowe stawiane przed europejską branżą lotniczą. Otwierając nowe możliwości w zakresie wirtualnego projektowania i testowania, projekt CRASHING będzie miał olbrzymi wpływ na projektowanie elementów kompozytowych oraz certyfikację podzespołów dla przemysłu lotniczego.
Słowa kluczowe
Materiały kompozytowe, samoloty, CRASHING, zachowanie konstrukcji, dynamiczny, obciążenie, badania wirtualne
