Proiect
RIDICAREA PERFORMANȚELOR PANOURILOR UȘOARE CU O NOUĂ PROIECTARE OPTIMIZATĂ PENTRU STRUCTURI AERONAUTICE AVANSATE (HIPEAS PN-II-PT-PCCA-2011-3.2-0068 CONTRACT 206/2012 FINANŢAT DE UEFISCDI)
Dezideratul de a proiecta o structură cât mai ușoară posibil, dar fără a-i reduce rezistența, rigiditatea și stabilitatea, în vederea asigurării unei durate de viață cât mai ridicate poate fi realizat prin utilizarea componentelor compozite de tip sandwich. Proiectul propus are idei inovatoare, bazate pe următoarele direcții principale: 1) identificarea de noi soluții de interconectare pentru fețe, folosind elemente care traversează miezul materialului sandwich, mai simple, mai eficiente și mai ieftine decât cele utilizate în prezent; 2) proiectarea panourilor sandwich cu un miez ultra ușor pliat spațial sau având miez dublu sau triplu; 3) soluții hibride de montaj (cu adezivi structurali și fixare mecanică) a panourilor sandwich cu miez și fețe realizate din materiale diferite.
Trei tipuri noi, originale, de panouri sandwich plane ușoare, având o rezistență ridicată, sunt propuse după cum urmează: unul din aluminiu, având o geometrie nouă, cu miez tip “bară”; un panou compozit cu fețe din fibre de carbon și miezul având proprietăți modificate gradual, făcut din trei sau cinci straturi de spume polimerice diferite; un panou ortotropic cu miezul realizat din tuburi polimerice cu axele lor cuprinse în planul median al sandwich panou.
Panourile tip sandwich curbe, care urmează să fie propuse, reprezintă soluții inovatoare cu geometrii optimizate: un panou metalic cilindric, cu un miez de tip de rețea, realizat din profile de aluminiu intersectate și incorporate în spuma polimerică, precum și un panou sferic realizat cu fețe din fibră de carbon și un miez format din elemente de tip "bară".
Metode experimentale și numerice de analiză vor fi utilizate în timpul desfășurării proiectului. Pentru început, vor fi efectuate încercări statice și la oboseală a unor îmbinări pentru caracterizarea comportării adezivilor structurali la temperatură ambiantă, joasă și înaltă.
O analiză parametrică 3D liniară și neliniară va fi folosită în scopul de a optimiza panourile tip sandwich plane sau curbe. În cele din urmă se vor fabrica modele ale noilor panouri sandwich, care vor fi testate experimental. Publicarea de articole ISI și înregistrarea a cel puțin două solicitări de brevete referitoare la soluțiile originale dezvoltate în cadrul proiectului, vor demonstra rezultatele livrabile preconizate ale acestui proiect. Omologarea internă a produselor şi a tehnologiilor finale va fi realizată de partenerul implicat în fabricație și va dovedi viabilitatea aplicațiilor inginerești.
ACTIVITĂȚI
COORDONATOR - Universitatea POLITEHNICA din București - Centrul de Cercetări de Mecanică Aplicată - acronim UPB-CCMA; director de proiect prof. dr. ing. Dan Mihai Constantinescu (iulie 2012 - octombrie 2014), conf. dr. ing. Ștefan Sorohan (noiembrie 2014 - iunie 2016)
Elaborarea unei metodologii de calcul aproximativ al panourilor sandwich plane și cilindrice. Propunerea a trei noi soluții constructive de panou sandwich plan și aplicarea metodologiei de calcul aproximativ în cazul acestora
Testarea comportamentului adezivilor selectați
Evaluarea limitei de oboseală la solicitări pulsante de încovoiere pe îmbinări tip "doubler"
Determinarea caracteristicilor statice pentru materialele de tip spumă polimerică ce vor fi utilizate ca miezuri pentru panourile propuse pentru studiu.
Proiectarea modelului experimental de panou sandwich cilindric. Teste statice și de stabilitate la compresiune pe direcția generatoarei. Măsurări tensometrice cu achiziție de date
Teste la impact pe modelele experimentale de panouri sandwich plane. Proiectarea și realizarea unui stand experimental. Măsurări tensometrice cu achiziție de date
Modelări parametrice 3D și simulări numerice ale testelor pentru validarea modelelor de comportament propus pentru adezivi
Simulări numerice ale testelor pentru validarea modelelor de comportament propus pentru adezivi.
Simulări numerice în cazul panourilor plane propuse pentru studiu: modelarea cu elemente finite, analiza comportamentului la solicitări statice. Evaluarea riscului de flambaj. Optimizări.
PARTENER P1 - STRAERO Institutul pentru Calculul și Experimentarea Structurilor Aero-astronautice S.A. - acronim STRAERO; responsabil de proiect drd. ing. Arnau Cubillo
Testarea comportamentului adezivilor selectați la temperaturi scăzute.
Determinarea caracteristicilor statice pentru materialele compozite din care vor fi realizate fețe ale panourilor.
Evaluarea limitei de oboseală la solicitări pulsante de forfecare și întindere pe îmbinări simplu eclisate.
Panoul plan: Optimizări cu elemente finite și analiza comportamentului la solicitări statice (tracțiune biaxială, încărcare laterală, variație de temperatură). Evaluarea riscului de flambaj.
Panoul curb: Analiza numerică pentru evaluarea duratei de viață la oboseală (cicluri de presurizare-depresurizare)
PARTENER P2 - Universitatea POLITEHNICA din Timișoara - acronim UPT; responsabil de proiect prof. dr. ing. Radu Negru
Teste statice la încovoiere pe modelele experimentale de panouri sandwich plane. Măsurări tensometrice cu achiziție de date.
Teste de stabilitate.
Simulări ale testelor de încovoiere pe eșantioane tip "doubler".
Evaluarea riscului de flambaj local prin analiză cu elemente finite.
Optimizări ale structurilor tip sandwich.
Analiza numerică a comportamentului la solicitări statice și flambaj.
PARTENER P3 - INAS S.A. - acronim INAS; responsabil de proiect ing. Constantin Ciolofan
Simulări numerice ale testelor de întindere și încovoiere pe îmbinări simplu eclisate.
Panoul plan: Optimizări prin analiză numerică a comportamentului la solicitări statice și flambaj.
Panoul curb: Modelarea parametrică cu elemente finite, analiza comportamentului la solicitări statice și la oboseală.
Elaborarea unei proceduri de modelare și analiză cu metoda elementelor finite a comportamentului mecanic al structurilor din materiale compozite.
PARTENER P4 - SMART MECHANICS S.R.L. - acronim SMART; responsabil de proiect prof. dr. ing. Ion Fuiorea
Evaluarea limitei de oboseală la solicitări pulsante de întindere, pe îmbinări dublu eclisate.
Simulări numerice ale unor defecte inerente în stratul de adeziv și la interfețe.
Simulări numerice ale unor defecte inerente în stratul de adeziv și la interfețe.
Panoul curb: Evaluarea riscului de flambaj local prin analiza cu elemente finite.
Fabricarea modelelor experimentale de panouri sandwich plane.
Proiectarea și realizarea unor dispozitive necesare în fabricație și pentru efectuarea testelor.
Fabricarea modelelor experimentale de panouri sandwich curbe.
Panoul curb: teste de impact.