Přehled kompozitních skořepin

Kompozity jsou kombinace dvou nebo více materiálů, které mají různé fyzikální vlastnosti. Složky materiálu jsou většinou dvě, přičemž nejsou navzájem rozpustné. Jedna složka je výztuž (například uhlíková nebo skleněná vlákna) a druhá je matrice (například epoxid, vinyl ester), ve které je výztuž rozptýlena. Kompozity se dělí na kompozity se spojitými vlákny, kompozity s krátkými vlákny a kompozity s částicemi.

Existují tři typy možností kompozitu definující uspořádání vrstev, tloušťky, vlastnosti materiálu a orientace.

  • Nesouměrný kompozit má vrstvy kolem střednicové plochy uspořádány nesouměrně. Je to nejběžnější typ kompozitu. Schéma nesymetrického kompozitu s pěti vrstvami je na obrázku níže. Různé barvy znázorňují různé vlastnosti materiálu a orientaci. Síť skořepiny se tvoří na střednicové ploše.

  • Souměrný kompozit má vrstvy (materiály, orientace vrstev a tloušťky) uspořádány souměrně kolem střednicové plochy. To vyžaduje, aby byly tloušťky vrstev, vlastnosti materiálu a orientace materiálu souměrné kolem střednicové plochy.

  • Vrstvený kompozitní materiál je zvláštním typem souměrného kompozitu se třemi vrstvami. Takové kompozity se používají v případech, kdy je vyžadována vyšší odolnost vůči ohybu. Doporučuje se, aby vnější vrstvy byly tužší, pevnější a tenčí než střední vrstva.

    Jádro je většinou lehčí kvůli snížení celkové hmotnosti a má vysoký modul pružnosti ve smyku, aby vydrželo pohyb vrstev.

Kompozitní skořepiny lze použít u konstrukčních prvků, u nichž je třeba snížit hmotnost. Kompozitní skořepiny jsou rovněž odolnější vůči únavě, korozi a mají lepší teplotní vodivost.

Modely s kompozitními skořepinami je možné zpracovávat následujícími způsoby:

Určení skořepiny Pomocí správce PropertyManager Určení skořepiny můžete definovat souměrný laminát, nesouměrný laminát nebo vrstvený kompozitní materiál. U kompozitní skořepiny lze určit 2-50 vrstev. PropertyManager umožňuje určit pro každou vrstvu jinou tloušťku, orientace materiálu a stejné nebo různé vlastnosti materiálu.
Pořadí skládání vrstev Program vyhledává vrstvy od dolní k horní ploše skořepiny. První vrstva je tedy umístěna na dolní ploše skořepiny a poslední vrstva na horní ploše skořepiny.
Obrácení sítě otočí uspořádání vrstev tak, že je první vrstva umístěna dole.
Úhel vrstvy Orientace jednotlivých vrstev lze definovat pomocí sloupce Úhel v tabulce Vrstvy kompozitní skořepiny správce PropertyManager Určení skořepiny. Orientace materiálu při nulovém úhlu vrstvy je u každé vrstvy v pracovním prostoru modelu vizuálně znázorněna pruhy. Možnosti orientace vrstvy můžete kromě toho určit pomocí voleb Orientace kompozitu.
Výsledky Kromě výsledků dostupných u skořepiny lze zobrazit následující obrázky:
  • Maximální napětí na všech vrstvách
  • Napětí na horní nebo dolní ploše každé vrstvy
  • Napětí podél směru orientace vrstvy nebo v příčném směru.
  • Napětí interlaminárního smyku na rozhraní mezi dvěma různými vrstvami

Interpretaci výsledků naleznete v tématu Analýza napětí u kompozitních skořepin. Dále viz PropertyManager Obrázek napětí a PropertyManager Schéma součinitele bezpečnosti.

Posuny a deformace se mezi vrstvami mění souvisle a nelze je na úrovni vrstev řídit. Pokud nejsou obecně spojité (vlastnosti materiálu a orientace se v tloušťce mění), kreslí se napětí procházející různými vrstvami po jednotlivých vrstvách.