Kursets mål er at give deltagerne den nødvendige teoretiske
baggrund med henblik på strukturel analyse af
konstruktionskomponenter i lette fiberarmerede polymer-materialer.
Fokus vil være på at tilvejebringe en forståelse for
belastningsrespons og svigtmekanismer af/i komposit-konstruktioner
ved at give deltagerne analytiske og numeriske beregningsværktøjer.
Deltagerne vil derfor være i stand til at anvende både monolitiske
fiberforstærkede polymerer og sandwich-kompositter i forbindelse
med design af bærende letkonstruktions-elementer.
Endvidere vil deltagerne få et indblik i produktionsmetoder anvendt
i kompositindustrien i dag.
Læringsmål:
En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:
Redegøre for og anvende de grundlæggende metoder indenfor
klassisk laminat- og sandwich-teori
Redegøre for den generelle sammenhæng mellem snitkræfter,
snitmomenter og spændingsfordelinger for laminat- og
sandwich-konstruktionselementer
Benytte bjælke- og pladedifferentialligninger samt
standardløsninger til at beregne udbøjninger af bjælker og
plader
Redegøre for tilgængelige konstruktionsmaterialer indenfor
fiberarmerede plastkomposit-konstruktioner og disse materialers
egenskaber, fordele og ulemper
Anvende state-of-art brudkriterier til at beregne svigt i
konstruktionselementer
Kombinere de klassiske teoretiske design- og analyse-værktøjer
og udvikle et eget beregningsværktøj, der kan bruges til at
dimensionere specifikke letvægtskonstruktioner, der ikke passer ind
i standardløsninger
Evaluere resultater opnået via standard eller egne udviklede
design- og analyse-værktøjer imod et forventet
konstruktions-respons
Modellere og analysere en vilkårlig
komposit-konstruktionsgeometri ved anvendelse af ANSYS, ABAQUS
eller tilsvarende, med statiske belastninger, buling og
egensvingninger
Redegøre for typisk anvendte produktionsmetoder og forklare
deres indflydelse på konstruktionens egenskaber
Kunne anvende relevante eksperimentelle metoder til at
analysere virkemåden af letvægtskonstruktioner i fiberarmerede
plast-kompositter
Designe en fiberforstærket polymer komposit-struktur udsat for
en arbitrært belastningtype i relation til et præ-defineret og
prioriteret sæt af design-kriterier
Kursusindhold:
Kursets indhold er ligeligt fordelt mellem teoretiske
analysemetoder og praktisk anvendelse af disse metoder i praktisk
design. Egne beregningsværktøjer vil blive udviklet og et
kommercielt FEM program, f.eks. ANSYS, ABAQUS eller tilsvarende,
vil blive anvendt til design og analyse.
Generelle principper for design af let-konstruktioner vil blive
gennemgået, og case-studier vil illustrere anvendelsen af
komposit-strukturer i vindmøller, skibe, aeronautiske
konstruktioner, tog og indenfor bilindustrien. Herudover vil en
oversigt over anvendelige konstruktionsmaterialer og deres
mekaniske egenskaber blive præsenteret.
Endelig vil et udvalg af de mest anvendte fremstillingsmetoder i
komposit-industrien blive præsenteret både teoretisk og testet i
praksis.
De følgende teoretiske emner vil blive gennemgået i løbet af
kurset:
• Generel komposit-baggrund og teknologi (materialer, fremstilling,
applikationer)
• Oversigtsgennemgang af lamina-mekanik (anisotropi,
spændings/tøjnings-tensorer, konstitutive relationer, kinematik)
• Oversigtsgennemgang af laminat-mekanik (fokus på klassisk
laminat-teori og kortfattet andre teorier)
• Svigtanalyse (svigtkriterier, progressiv skades/svigt-analyse)
• Bjælke og pladeteori for monolitiske fiberforstærkede kompositter
• Bjælke og pladeteori for sandwich-konstruktioner
• Buling og fri vibration af bjælker og plader/skaller
• Finite element analyse (FEA) af komposit-konstruktioner
(formulering, element-teknologi)
• Design af komposit-konstruktioner (samlinger inkluderet)
Forståelse og anvendelse af de ovennævnte emner opnås gennem
øvelser og projektarbejde i grupper:
• Øvelser omkring mekanikken af komposit-komponenter
(programmering, f.eks. i MatLab, og FEA), svigtkriterier inkluderet
• Et design-projekt baseret på analyse og design af en specifik
komposit-struktur med et kommercielt FEA program, ANSYS eller
ABAQUS (eller tilsvarende), fokuseret på statisk, bulings og
modal-analyse
Bemærkninger:
Den indledende del af kurset overlapper delvist med kurset 41516.
Denne del af kurset vil derfor kun blive givet i en oversigtsform.
Bemærk, at kursusbeskrivelsen vil blive ændret i løbet af efteråret
2013
Mulighed for GRØN DYST deltagelse:
Dette kursus giver den studerende en mulighed for at lave eller
forberede et projekt som kan deltage i DTUs studenterkonference om
bæredygtighed, klimateknologi og miljø (GRØN DYST). Se mere på
http://www.groendyst.dtu.dk
