Kompozitok hővetemedésének kihasználási lehetősége
Exploitation of the thermal warpage of composite laminates
Keywords:
warpage exploitation, asymmetric layups, layup optimization, analytical algorithm, classical laminate theory, vetemedés kihasználás, aszimmetrikus rétegrendek, rétegrend optimalizálás, analitikus algoritmus, klasszikus lemezelméletAbstract
In order to avoid the thermal warpage of composites, almost exclusively symmetric laminates are used in practice. However, this significantly limits the exploitation of the full potential of composites (e.g. morphing capability). This work aims to demonstrate that thermal warpage can be advantageous for specific applications. We analyze the thermal deformation of laminates with a self-developed analytical algorithm and investigate the thermally induced weight lifting capability with numerical simulations.
Kivonat
A kompozitok hővetemedésének elkerülése érdekében a gyakorlatban szinte kizárólag szimmetrikus rétegrendeket alkalmaznak, ez azonban nagymértékben korlátozza a kompozitokban rejlő lehetőségek kihasználását (pl. alakváltó képesség). A jelen munka célja, hogy megmutassa: a vetemedést ki is lehet használni. A laminátumok hőközlés hatására mutatott deformációját saját fejlesztésű, analitikus algoritmussal elemezzük, majd a hőaktuált teheremelő képességet végeselemes szimulációkkal vizsgáljuk.
References
Barbero E. J.: Introduction to composite materials design. 3rd ed.Taylor & Francis Group, Boca Raton (2018).
Reddy J. N.: Mechanics of laminated composite plates and shells - theory and analysis. 2nd ed.CRC Press, Boca Raton (2004).
York C. B.: Unified approach to the characterization of coupled composite laminates configurations: Hygrothermally curvature-stable configurations. International Journal of Structural Integrity, 2, 406–436 (2012).
Haynes R. A.: New families of hygrothermally stable composite laminates with optimal extension-twist coupling. AIAA Journal, 48, 2954–2961 (2010).
York C. B.: Extension-twist coupled laminates for aero-elastic compliant blade design. in '53rd AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics and Materials Conference. Honolulu' pp. 1–22 (2012).
Kollár L. P., Springer G. S.: Mechanics of composite structures. Cambridge University Press, Cambridge (2003).
Vermes B., Czigany T.: Non-conventional deformations: Materials and actuation. Materials, 13, 1383 (2020).
