Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Design of Lightweight Composite Disks Reinforced with Continuous Fibres

Wiśniewski J.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2016

|

Vol. 24, no. 4 (118)

74--79

EN

The paper presents the results of an investigation in the area of numerical analysis and designing of lightweight composite disks reinforced with continuous fibres. The problem of the optimal layout of reinforcing fibres in the matrix domain in order to obtain the minimal weight of the disk with assumed mechanical properties is considered. The case of the creation of linear and curvilinear fibres is discussed. An adequate model of the composite structure is presented as well as the optimization task for this type of design problem, and the method of solving this task is formulated in the paper. The design problem is illustrated by a simple numerical example.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań w zakresie numerycznej analizy i projektowania lekkich, kompozytowych tarcz wzmocnionych ciągłymi włóknami. Rozpatrzono problem optymalnego rozmieszczenia włókien wzmacniających w obszarze matrycy pod kątem uzyskania minimalnej masy tarczy o wymaganych własnościach mechanicznych. Omówiono przypadek tworzenia liniowego i krzywoliniowego wzmocnienia. Przedstawiono odpowiedni model struktury kompozytu i sformułowano zadanie optymalizacyjne dla takiego typu problemu oraz zaproponowano metodę jego rozwiązania Rozpatrywany w pracy problem projektowy zilustrowano prostym przykładem numerycznym.

2

Weight minimization of structural components reinforced with fiber-mat

Wiśniewski J., Dems K.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2010

|

No. 5

79-93

EN

The results of investigation in the area of designing of lightweight composite structures are presented. The thin, two-dimensional and linearly elastic disk reinforced with fibermat and subjected to service loading is considered. The problem of optimal layout of the fiber-mat in the disk domain in order to obtain the minimal weight and the assumed mechanical properties of this structure is discussed. The adequate model of this structure and relevant optimality conditions for this type of design problem are derived. To solve of the problem, the optimization procedure based on the evolutionary algorithm is proposed. The problem of weight minimization of structural components reinforced with the fiber-mat is illustrated by simple numerical example.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące optymalnego projektowania lekkich struktur kompozytowych. Obiektem badań były płaskie, dwuwymiarowe i liniowosprężyste elementy konstrukcyjne wykonane z materiału kompozytowego wzmocnionego matą włókienniczą i obciążone statycznie siłami działającymi w ich płaszczyźnie. Projektowanie takich struktur rozpatrzono z uwagi na optymalne ułożenie maty włókienniczej w materiale kompozytowym, tak aby element konstrukcyjny wykonany z tego materiału uzyskiwał możliwie najmniejszą masę właściwą przy jednoczesnym spełnieniu stawianych wymagań w zakresie określonych własności mechanicznych. W pracy przedstawiono odpowiedni model struktury kompozytowej, warunki optymalnego rozwiązywania tego typu problemu, a do poszukiwania optymalnych rozwiązań zaproponowano metodę optymalizacyjną opartą na algorytmie ewolucyjnym. Rozpatrywany problem zilustrowano przykładem numerycznym. Uzyskane wyniki mogą stanowić punkt wyjścia do projektowania optymalnej struktury materiałów kompozytowych wzmacnianych matami włókienniczymi i będących tworzywem konkretnej konstrukcji pracującej pod zadanym obciążeniem, pozwalając tym samym uniknąć kosztownych i pracochłonnych badań doświadczalnych, które można ograniczyć do końcowych badań eksperymentalnych gotowej konstrukcji.

3

Optimization orientation of fibres in composite disc

Marks M., Marczewska I.

Archives of Civil Engineering

|

2005

|

Vol. 51, nr 1

3-22

EN

A disc, discretized into N composite elements is examined. Each composite element consists of the matrix reinforced by two families of fibres. The disc is therefore made of a non-homogeneous, anisotropic material and individual expressions of matrices connecting stresses with strains depend on the direction of fibre arrangement. The principal aim is to search fibre directions of two families that determine the minimum of strain energy of composite disc. The disc is calculated using a computer program based on Finite Element Method with built-in anisotropy model. The disc was discretized into 1200 elements and optimal orientation of fibres was determined by CAMOS computer program. The problem was solved using iterative method. In the first step it was assumed that the disc is made of homogeneous, isotropic material. Having determined the state of stress, optimum orientation of fibres was chosen and suitable expressions were determined inthe stiffness matrix of the disc. With these values, the stress state of the disc was determined again and optimum fibre directions were adjusted. This way of proceeding was repeated many times. In each iteration step the total elastic energy in the disc was computed. The criterion for ending the iteration process was suitably small change in the elastic energy of the disc in successive steps.

PL

Rozważana jest tarcza złożona z N elementów kompozytowych. Każdy z tych elementów składa się z matrycy uzbrojonej dwiema rodzinami włókien. Zatem tarcza wykonan jest z materiału niejednorodnego i anizotropowego, a poszczególne wielkości w macierzy wiążącej naprężenia z odkształceniami zależą od kierunków ułożenia włókien. Celem pracy jest poszukiwanie kierunków ułożenia rodzin włókien tak aby tarcza spełniała kryterium minimum energii odkształcenia. Tarczę rozwiązano za pomocą programu bazującego na metodzie elementów skończonych, z wbudowanym modelem anizotropii. Przyjęto podział tarczy na 1200 elementów, a optymalne kierunki ułożenia włókien wyznaczono za pomocą programu CAMOS. Zadanie zostało rozwiązane metodą iteracyjną. W pierwszym kroku przyjęto, że tarcza jest wykonana z materiału jednorodnego i izotropowego. Po wyznaczeniu stanu naprężenia dobrano optymalny układ włókien i wyznaczono odpowiednie wyrazy w macierzy sztywności tarczy. Przy tych wielkościach ponownie wyznaczono stan naprężenia w tarczy i dobrano optymalne kierunki włókien. Ten sposób postępowania powtarzano wielokrotnie. W każdym kroku iteracyjnym obliczano całkowitą energię sprężystą w tarczy. Jako warunek zakończenia procesu iteracyjnego przyjęto dostatecznie małą różnicę w wielkości energii sprężystej tarczy w kolejnych krokach.

4

Wpływ układu zbrojenia na sprężyste przemieszczenia belek i tarcz obciążonych statycznie

Cichorski W., Stolarski A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

1998

|

Vol. 47, nr 2

5-54

PL

Celem pracy jest analiza wpływu ilości i sposobu geometrycznego rozkładu zbrojenia na przemieszczenia statyczne belek i tarcz wykonanych z materiału "kompozytowego", składającego się z materiału matrycy wzmocnionego włóknami - prętami wzmocnienia. Opracowano metodę analizy wytężenia "kompozytowych" elementów konstrukcyjnych z wykorzystaniem zasad metody elementów skończonych. W zakresie sprężystej analizy wykazano zależność pomiędzy sposobem rozmieszczenia a zmniejszeniem wartości przemieszczeń rozważanych elementów konstrukcyjnych. Stwierdzono, że - dla zadanego sposobu obciążenia konstrukcji - koncentracja włókien zbrojenia w obszarach, w których dominują naprężenia rozciągające, jest bardziej efektywnym sposobem wzmacniania niż równomierny rozkład zbrojenia w całym obszarze konstrukcji.

EN

The purpose of the paper is the analysis of the influence of volume and manner of geometrical distribution of the reinforcement on static displacements of the beams and deep beams made from "composite" material consist of matrix material reinforced fibres - bars. The method of effort analysis of the "composite" structure elements with application of the finite elements method principles was formulated. In the range of the elastic analysis, the manner of reinforcement distribution on decreasing of the displacement values of considered structure elements was indicated. It was stated that for given manner of loading of the structure, the concentration of the reinforcement fibres in the areas in which the tensile stresses are predominant, is the more effective manner of reinforcement than uniform distribution of reinforcement in the whole area of the structure.