Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

1 Kompozyty

1 2011

Znaleziono wyników: 1

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: kompozyty inspirowane naturą

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Simulation of branched biological structures for bionic inspired fibre-reinforced components

Hufenbach W. A., Gude M., Cichy F., Danczak M., Neinhuis Ch., Schwager H.

Kompozyty

2011

R. 11, nr 4

304-309

The load adapted design of complex lightweight bar frame works with nodes and branched profiles is a significant challenge from both the structural mechanical and the manufacturing point of view. The search for novel material efficient solutions increasingly leads to the use of fibre-reinforced composites as they exhibit good specific material properties and a high degree of design flexibility. In order to achieve an optimum design of thin-walled, branched, hollow composite structures, a bionic approach following the top-down principal is pursued and simulations of various Y- and T-shaped models are carried out. The typical characteristics of the ramification areas of selected plant structures are analysed using micro-mirror fringe projection and micro-computed tomography. The scientific findings of plant morphology gained by these analyses are transferred into FE-models for structural analyses and parameter studies. The anisotropy of fibre material, the morphological characteristics of the examined cacti and the technological restrictions of the braiding process are considered in the design process of simulation models. The results show a significant increase of stiffness of thin walled branched models with bioinspired design features compared to models constructed according to the state-of-the-art technologies.

Bardzo duże wyzwanie, zarówno z perspektywy strukturalno-mechanicznej, jak również produkcyjnej stanowi projektowanie dostosowanych do obciążenia, złożonych, a zarazem lekkich konstukcji prętowych (ramowych) wraz z więzami i rozgałęzieniami z lekkich profili. Poszukiwanie wydajnych rozwiązań materiałowych prowadzi do wykorzystania materiałów kompozytowych wzmacnianych włóknami, gdyż oferują dobre właściwości materiałowe oraz dużą swobodę projektowania. W celu uzyskania optymalnej konstrukcji cienkościennych rozgałęzień kompozytowych zostały przeprowadzone symulacje numeryczne profili w kształcie litery T oraz Y z wykorzystaniem metody elementów skończonych. W pierwszej kolejności przeprowadzono optyczną digitalizację 3D charakterystycznych obszarów rozgałęzień wybranych roślin oraz analizę przy pomocy tomografii komputerowej. Na opracowanie modeli numerycznych z uwzględnieniem anizotropii zastosowanego materiału pozwoliły otrzymane wyniki analiz morfologii roślin, a także uwzględnienie specyfiki wykorzystanej metody wytwarzania, czyli wyplatania. Wyniki pierwszych symulacji pokazują znaczącą poprawę sztywności cienkościennych modeli rozgałęzień bazujących na konstrukcjach inspirowanych naturą w porównaniu z wynikami symulacji konstrukcji tradycyjnych.