Přejít k obsahu


Design and optimization of composite parts using numerical simulations

Citace:
SEDLÁČEK, F., LAŠOVÁ, V. Design and optimization of composite parts using numerical simulations. In 2017 International Conference on Mechanical, System and Control Engineering (ICMSC). New York: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2017. s. 16-21. ISBN: 978-1-5090-6530-1
Druh: STAŤ VE SBORNÍKU
Jazyk publikace: cze
Anglický název: Využití numerických simulací při konstrukci a optimalizaci tvarově složitých dílů z kompozitních materiálů
Rok vydání: 2017
Místo konání: New York
Název zdroje: Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.
Autoři: Ing. František Sedláček , Doc. Ing. Václava Lašová Ph.D.
Abstrakt CZ: The article deals with the use of numerical simulations for the design and optimization of parts with complicated shapes made from composite materials. An airbox designed for a light single-seat racing car was chosen as a representative example. The numerical analysis is primarily focused on the maximum reduction of the mass of the component while retaining adequate stiffness and strength and also taking into account the manufacturing technology of the component. Carbon composite fabrics in combination with high performance epoxy resin were used to ensure the maximum stiifness of the part. In order to ünd the best option, an advanced CAE simulation based on the Finite Element Method was used with a special module designated directly for creating models from alternative materials. Zone-based and ply-based FE models were created to find the optimal layout of the individual plies of the laminate. Maximum stress failure criterion was used to evaluate the strength of the part. A 3D model for the numerical simulation follows all the layers of the composite materials, including cuts, notches, resin drops and precise calculation of the main directions of the fibres and their distortion or overlap caused by more complex shaped surfaces.
Abstrakt EN: Článek se zabývá využitím numerických simulací při konstrukci a optimalizaci tvarově složitých dílů z kompozitních materiálů. Jako reprezentativní příklad byl vybrán airbox pro lehké monopostové vozidlo. Přičemž numerická analýza je primárně zaměřena na maximalizaci redukce hmotnosti při zachování adekvátní tuhosti a pevnosti, a to vše i s ohledem na technologii výroby. Pro zajištění maximální tuhosti komponenty bylo použito uhlíkové tkaniny v kombinaci s vysoce pevnostní epoxidovou pryskyřicí. Pro nalezení nejvhodnější konstrukce bylo použito pokročilé CAE simulace na bázi konečných prvků využívající speciálního modulu pro kompozitní materiály. Pro nalezení optimálního layoutu jednotlivých vrstev laminátu bylo použito Zone-based i Ply-based přístupu pro tvorbu MKP modelů. Pro vyhodnocení pevnosti komponent bylo použito pevnostního kritéria maximálních napětí. Použitý plně prostorový MKP model určený pro numerickou simulaci zohledňuje všechny vrstvy kompozitních dílů, a to včetně nástřihů tkanin, jejich překryvů, doteků pryskyřice a dopočtu hlavních směrů vláken tkanin a jejich distorze vlivem komplexnějších a tvarově složitějších ploch.
Klíčová slova

Zpět

Patička