Метод конечных элементов для композитов

Stanislavz

Я люблю строить самолеты!
История такая - спрашивал и тут на форуме и у нас про расчеты конструкции из композитов, получил много литературы. Дошел до уровня понимания что это все очень и очень сложно. Но - книжник профессора Stephen Tsai понравились из за своей простоты изложения.

И они - реализовали свою теорию упрощенного расчета в одной МКЭ программе/сервисе. Но 1 месяц бесплатная. До этого смотрел в других - то расчет нужен двух этапный - по модели смотрим напряжения/нагрузки в данном "куске композита" и по ним подбираем слой и расположения. Тут - они считают послойно все.

Мой скромные результаты. Еще буду иметь доступ на две недели, очень огромная просьба - показать реальные варианты (нагрузки/чертежи/слой/деформации) - для проверки. Перерисую. Результат выложу.

Что самому не нравится - при нагрузке на поверхность крыла "давлением" - по такой схеме:


Получил хлопун сзади :


Пробовал и такую экзотику рисовать:

 

Stanislavz

Я люблю строить самолеты!
Спасибо, я пробовал. Но они для не композитов супер, а с композитами "работа с черным алюминием" - по куску известного композита с известными параметрами. Также и фреекад имеет свой модул мкэ. и интерфейс там более удобен.


Подарили еще доступ на два месяца, буду мучат все что можно.

Дайте варианты для перерасчета..
 

Евген777

Junior Member
Откуда
Казань
Есть шикарная методичка по расчёту композитов при помощи МКЭ. Ищется в поисковике по запросу: "Моделирование композитных элементов конструкций и анализ их разрушения в САЕ-системах MSC.Patran-Nastran и ANSYS", либо же на сайте twirpx.
Не вижу смысла искать какие-то иные программы по расчёту, т.к. бесплатных всё равно нет, а платные осваивать - уж лучше заведомо известные, которые используются повсеместно и надёжность которых проверена временем.
И, обычно, перед расчётом какой-то сложной новой детали решают так называемую модельную задачу. Попробуйте для начала решить какую-нибудь простенькую балку/пластинку, которую можете решить "руками", сверьте результаты, и уже дальше от этого "пляшите".
 

Stanislavz

Я люблю строить самолеты!
И, обычно, перед расчётом какой-то сложной новой детали решают так называемую модельную задачу. Попробуйте для начала решить какую-нибудь простенькую балку/пластинку, которую можете решить "руками", сверьте результаты, и уже дальше от этого "пляшите".
Лонжерон из пултрузии могу посчитать. Стенку лонжерона - тоже. Нагрузку на нервюры - тоже. Но лобик на жесткость поверхности руками не умею. На крусчение +-.

Но это все по готовому образцу композита. Послойно - нет.

Но - могу вырезать матрицу из пенопласта в форме лобика или лобика и задней верхней дужки крыла, наклеий пе пленку и пулучит матрицу. То что на фото было сделано за пол часа - матрица и выклейка. Если с гелкаутом делать - то шпатлевка не нужно. Протеретъ гелкаут и можно грунтовать.

2020-08-22 01_58_21-CompoSIDE.png


2020-08-22 01_59_11-CompoSIDE.png


2020-08-22 02_00_36-CompoSIDE.png


2 5 m piece optimised.png


2 5 m piece.png


2020-08-23 00_23_04-CompoSIDE.png


IMAG1260.jpg


IMAG1262.jpg


IMAG1263.jpg


IMAG1269.jpg
 

Stanislavz

Я люблю строить самолеты!
По книжке Джима Марксе, нагрузка на хорду в виде треуголника, нарисовал функцию, давленим на плоскость от 0,006Н/мм2 до 0 в конце. Или 300кг/м. Нервюры каждые 225 мм.

Получается так, макс деформация 2.8 мм :

1598479853885.png

Запас не скромный..
1598479876408.png


Вес обшивки/нервюр 4,1 кг на 1 метр размаха, при хорде 1.1 , носик 2 слоя 300 гсм углепластика 45/-45, задик - 3 слоя.

Или так, когда вся обшивка из 2 слоев 300гм2, дофармация до 8 мм, но запас просчности 4,6 раза..


1598480048928.png


С пенопластом посередине будет легче, меньше вес. Но и запас пониже.

Какие ткани граматура там брать ? 300гм2 + 5мм пенопласта + 300гм2 за жирно ?
 

Stanislavz

Я люблю строить самолеты!
Про вопрос - можно ли отформовать обшивку одним куском, раздвинуть и вклеить лонжерон/нервюры.

Можно и для однослойной контрукции и для трех-слойки. В первом случаю 300 гр/м2 х 4 углеволокна, во втором - 300гр/м2 углеволокна по обоим сторонам 5мм пенопласта.

1598605502241.png


1598605440727.png
 

Stanislavz

Я люблю строить самолеты!
Частный случай. Скайренджер/ниндза:

1599573416890.png


нагрузка на хвостовое оперение 1.5 взлетного веса (по совету одного гуру) Или 250 кг на 2м^2 стабилизатора при маневренной скорости 200км/ч, по фар-23 нормам для планеров. Брал 1.5 взлетного веса. 712.5 кг.

Оригинальная ферма из труб 40х1.5 + 22х1.5 раскосы и расчалки из 3мм троса.



1599572887214.png


Деформация

1599573176088.png


Рвется расчалка

1599573304140.png


Но тут, скорей всего из-за моих кривых, рук так как 3мм трос держит нагрузку до 600 кг.

1599573368800.png
 

Stanislavz

Я люблю строить самолеты!
Композит - два слоя 300г/м^2 биах + 1 слой уд 300г/м^2 по середине

1599573564565.png


Как выше, но вместо уд по-ередине - местные накладки по углам и как на фото оригинала - каждые 490 мм. Вес похоже, но обшивка будет не такая гибкая.

1599573747147.png


Перепробовал и другие варианты - но по весу все +- похоже. Ниже - только если делать ферменную структуру с мягкой обшивкой.
 

AlexKaz

Вечный студент, маг
Откуда
Пермь
они - реализовали свою теорию упрощенного расчета в одной МКЭ программе/сервисе. Но 1 месяц бесплатная.
Есть Salome-Meca, куда встроен Code_Aster. Сюда я уже выкладывал модельку из композита. А по деньгам - заработал этим софтом немного денег, когда считал композитный багажник-кофр для авто...
Любителем Nastrama- добавили поддержку оригинального насовского nastrama в freecad
Насколько помню, наса открыли настран до 95-го года включительно. В общем, там старьё... Сегодняшние Code_Aster, CalculiX, z97 и WolsinkFramework куда удобнее.
 

Stanislavz

Я люблю строить самолеты!
Есть Salome-Meca, куда встроен Code_Aster. Сюда я уже выкладывал модельку из композита. А по деньгам - заработал этим софтом немного денег, когда считал композитный багажник-кофр для авто...
Покажите где. Интересно. Я пока нарисовал крыло по типу маи-223, но полностя из пластика.
 

Stanislavz

Я люблю строить самолеты!
А code aster критические места как показывает ? Мой последний пример - носок крыла, 8% хорды, подобие профилированного лонжерона из трубы. На носке - нахлест из двух слоев обшивки (300 г/м2) + по слою одно-напарвленной ткани в доль хорды. Держит ...
 

леха (magnum)

АЭРОПРАКТ-САМАРА
Откуда
Жуковский
Попробуйте консерватимным методом посчитать, что то у вас больно рано обшивка схлопывется, похоже она (обшивка) на себя изгиб берет. На изгиб лонжерон должен работать, а обшивка. Только на кручение и передача сил с обшивки на лонжерон, через Нервюры.
Нежелательно включать обшивку
 
Вверх