Modelowanie zachowania kompozytów
Kompozyty CFRP o ich wysokim wskaźniku wytrzymałości względem masy obniżają zużycie paliwa i poziom emisji, nie pogarszając przy tym osiągów. Szereg koncepcji na temat przyspieszonego starzenia i prognoz dotyczących zachowania materiałów CFRP w całym okresie życia już istnieje. W ramach finansowanego ze środków UE projektu FATIMA ("Fatigue testing of CFRP materials") istniejące podejścia są dostosowywane do dostępnych materiałów przez partnerów inicjatywy "Czyste niebo". Materiały te są przeznaczone do budowy znacznie bardziej przyjaznych dla środowiska samolotów nowej generacji. . Naukowcy są zainteresowani lepszymi metodami oceny skutków wilgotności, struktur wielowarstwowych lub stosów oraz ładowania wieloosiowego. Modele wielu różnych struktur wielowarstwowych dołączą do zestawu narzędzi do formowania wielolaminatów z warstw o znanym zachowaniu. Kampanie testowe wykorzystują dynamiczny analizator mechaniczny DMA Q800-RH (wilgotność względna), dynamiczny analizator sorpcji pary Q5000SA oraz METRAVIB DMA. . Dotychczas, prace nad dostosowaniem modeli tak, by wyjaśniały wpływ zawartości wilgoci na zachowanie mechaniczne i okres życia, postępują zgodnie z planem. Metodologia przyspieszonych testów Miyano, wykorzystująca wyższej wspomniane urządzenia do eksperymentalnego gromadzenia danych, została rozszerzona, by objąć skutki wilgotności. . Przeprowadzono badania doświadczalne i teoretyczne struktur wielowarstwowych, tzw. laminatów, składających się z poszczególnych typów warstw. To ułatwiło opracowanie szczegółowych modeli elementów skończonych (FE) opisujących zachowanie czasu i temperatury w warunkach obciążenia dynamicznego. Dane wykorzystano do stworzenia modelu pięciowarstwowego składającego się z poszczególnych warstw w konstrukcji wielowarstwowej. . Na koniec, wykorzystano specjalnie opracowany uchwyt na próbki do połączenia ładunków rozciągliwych i zginających się oraz do oceny skutków obciążenia wieloosiowego. Próbki wielowarstwowe poddano testom obciążenia trójpunktowego, w których wykorzystano korelację obrazów cyfrowych do zbadania trybów awaryjnych. Przeprowadzono symulacje FE jednoosiowych obciążeń rozciągliwych i zginających się. W kolejnej fazie, wieloosiowe obciążanie będzie symulowane w celu zidentyfikowania mechanizmów awarii, jak zaobserwowano podczas eksperymentów.Zestaw narzędzi FATIMA do modelowania laminatów wielowarstwowych jest przykładem CFRP, które będą stosowane w programie "Czyste niebo". To ułatwi opracowanie materiałów spełniających wymogi związane z budową czystszych i bardziej ekologicznych samolotów. Zapewnienie wytrzymałości i trwałości wbrew skutkom starzenia się pozwoli utrzymać koszty konserwacji i eksploatacji na niskim poziomie przy jednoczesnym zwiększeniu bezpieczeństwa.
