Informacje ogólne dotyczące skorup kompozytowych

Kompozyty stanowią kombinację dwóch lub więcej materiałów, które mają różne właściwości makroskopowe. Liczba faz materiału zwykle wynosi dwa i nie są one rozpuszczalne w sobie nawzajem. Jedna faza jest wzmacniająca (np. włókno szklane lub węglowe, cząstki krzemionkowe), a druga jest fazą osnowy (np. żywica epoksydowa, ester winylowy), w której rozproszona jest faza wzmacniająca. Można je podzielić na kompozyty o włóknach ciągłych, kompozyty o włóknach krótkich i kompozyty z cząstkami stałymi.

Istnieją trzy typy opcji kompozytowych pozwalających zdefiniować układ warstw, grubości, właściwości materiału i orientacje.

  • Niesymetryczny laminat charakteryzuje się niesymetrycznym rozmieszczeniem warstw względem powierzchni środkowej. Jest to najbardziej ogólna opcja kompozytu. Ilustracja ukazuje schemat niesymetrycznego laminatu pięciowarstwowego. Różne kolory oznaczają różne właściwości materiału i orientacje. Siatka skorupy jest tworzona na płaszczyźnie środkowej.

  • Symetryczny laminat charakteryzuje się symetrycznym rozmieszczeniem warstw (materiałów, orientacji warstw i grubości) względem powierzchni środkowej. Implikuje to symetryczne grubości warstw, właściwości materiału i orientacje materiału względem płaszczyzny środkowej.

  • Kompozyt warstwowy jest szczególnym przypadkiem laminatu symetrycznego, mającym trzy warstwy. Laminaty takie można stosować, gdy wymagana jest większa wytrzymałość na obciążenia zginające. Zaleca się, aby dwie zewnętrzne warstwy były sztywniejsze, wytrzymalsze i cieńsze od warstwy środkowej.

    Rdzeń jest zwykle lżejszy, aby zmniejszyć całkowitą masę i ma wysoki moduł sprężystości na ścinanie, aby zapobiec przesuwaniu powłok.

Skorupy kompozytowe można wykorzystać do tworzenia członów konstrukcyjnych, gdy wymagane jest zmniejszenie ciężaru. Skorupy kompozytowe charakteryzują się również lepszą wytrzymałością zmęczeniową, odpornością na korozję i przewodnością cieplną.

Modele ze skorupami kompozytowymi można przetwarzać w następujące sposoby:

Definicja skorupy Menedżer właściwości PropertyManager Definicja skorupy służy do definiowania laminatu symetrycznego, laminatu niesymetrycznego oraz kompozytu warstwowego. Można zdefiniować 2-50 warstw dla skorupy kompozytowej. Menedżer właściwości PropertyManager pozwala na ustawianie różnych grubości, orientacji materiału oraz takich samych lub różnych właściwości materiału dla każdej warstwy.
Kolejność nakładania warstw Program lokalizuje warstwy od dolnej do górnej ściany skorupy. Tak więc pierwsza warstwa jest umieszczana na dolnej ścianie skorupy, a ostatnia warstwa jest umieszczana na górnej ścianie skorupy.
Odwrócenie siatki odwraca kolejność nakładania warstw przy pierwszej warstwie znajdującej się na dole.
Kąt warstwy Orientacje warstw dla każdej warstwy można zdefiniować w kolumnie Kąt w tabeli Warstwy skorupy kompozytowej menedżera właściwości PropertyManager Definicja skorupy. Orientacja materiału 0 stopni kąta warstwy dla każdej warstwy jest przedstawiana graficznie jako paski w przestrzeni roboczej modelu. Dodatkowo można ustawiać opcje orientacji warstwy za pośrednictwem opcji Orientacja kompozytu.
Wyniki Oprócz wyników dostępnych dla skorup, można wyświetlać następujące wykresy:
  • Maksymalne naprężenie dla wszystkich warstw.
  • Naprężenie na górnej lub dolnej ścianie każdej warstwy.
  • Naprężenie wzdłuż kierunku orientacji warstwy lub w kierunku poprzecznym do kąta warstwy.
  • Międzywarstwowe naprężenie ścinające na połączeniu dwóch różnych warstw.

Interpretację wyników omówiono w temacie Analiza naprężeń dla skorup kompozytowych. Patrz: menedżer właściwości PropertyManager Wykres naprężenia oraz menedżer właściwości PropertyManager Wykres współczynnika bezpieczeństwa.

Przemieszczenia i odkształcenia są ciągłe w warstwach i nie można nimi sterować na poziomie warstwy. Naprężenia w różnych warstwach są zwykle wykreślane dla indywidualnych warstw, ponieważ zwykle są one nieciągłe (właściwości materiału i orientacje są różne na całej grubości).