Czy wiesz...

Pękanie Elementów Form Wtryskowych

Dlaczego pękają matryce form wtryskowych?

Fragment Arkusza Kalkulacyjnego Do Sprawdzania Wyników Egzaminu Spawacza Wg ISO9606

Czy ładna spoina jest zawsze dobra?

Spadek sprawności całkowitej samochodu elektrycznego

Czy samochód elektryczny jest ekologiczny?

test interpolacji kołowej tokarki

Jak diagnozować przyczyny błędów obróbki CNC detali? cz. 1

Czytaj także:

gięcie blachy
Projektowanie

Blaszane origami. Metodyka projektowania konstrukcji blachowych

­ Paweł Bancarzewski
Cięcie plazmą: Wpływ stosowanych gazów na jakość procesu
Technologie

Cięcie plazmą: Wpływ stosowanych gazów na jakość procesu

­ Krzysztof Baran
odległość pomiędzy przewodem paliwowym a opaską zaciskową
Projektowanie

Packaging, czyli jak to wszystko pomieścić

­ Piotr Cabaj
Połączenie Skurczowe
Technologie

Niedoceniane połączenie skurczowe

­ Jerzy Mydlarz
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Paliwo rakietowe w żelu

    Paliwo rakietowe w żelu

    Dron o zwiększonej wytrzymałości kolizyjnej

    Dron o zwiększonej wytrzymałości kolizyjnej

    Zrobotyzowany proces replikuje własciwości stromatolitów

    Biocementacja w druku 3D struktur nieorganicznych

    Przygotowanie arkuszy MXene i modyfikacja proszku PEEK

    Modyfikacja proszku PEEK na potrzeby druku 3D w technologii LPBF

    Włókna węglowe z ligniny

    Włókna węglowe z ligniny

    Ekonomiczny recykling szkła akrylowego

    Ekonomiczny recykling szkła akrylowego

    Opona z Wymiennym Bieżnikiem ECOTIRE

    Opona z wymiennym bieżnikiem

    Prototyp NOVBYX. Oddzielne mocowanie siodła i suportu pozostawia otwartą przestrzeń wewnątrz ramy

    Nowa konstrukcja ramy rowerowej

    Silnik Daihatsu Na Wodór i Amoniak

    Silnik samochodowy na amoniak i wodór

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Przyrząd spawalniczy ściany tylnej kabiny maszynisty w lokomotywie jako przykład produkcji jednostkowej

    Organizacja produkcji; cz. 6: Produkcja jednostkowa i prototypowa

    Koncepcja Separatora Regulowanego do Docierania Tarczowego

    Modułowe i nastawne separatory docierarek tarczowych

    Przykłady kół zębatych przed i po azotowaniu

    Azotowanie stali

    Sprężyna Falista Wykonana Ze Zwijanego Drutu Płaskiego

    Zrozumieć różnice między podkładkami falistymi a sprężynami falistymi

    Samobieżny Artyleryjski Zestaw Przciwlotniczy SA-35 z armatą KDA kal. 35 mm

    Lufy monoblokowe: konstrukcja i warunki pracy

    Od dokumentacji konstrukcyjnej do hali produkcyjnej

    Od dokumentacji konstrukcyjnej do hali produkcyjnej. Jak zachować ciągłość informacji?

    Przykład zastosowania sprężyny falistej typu Nested firmy Smalley do zabezpieczenia połączenia śrubowego przed samoczynnym poluzowaniem

    Sprężyny faliste alternatywą dla sprężystych podkładek zabezpieczających

    Połówka Formy do Wtrysku Dwukomponentowego

    Formowanie wtryskowe 2K polimerów

    Jak efektywnie uczyć MES na politechnice?

    Jak efektywnie uczyć MES na politechnice?

    Nanostruktury Ti-W z łączami fosforowymi jako dodatek tribologiczny

    Nanostruktury Ti-W z łączami fosforowymi jako dodatek tribologiczny

    Ręczne Spawanie Laserowe

    Ręczne spawanie laserowe

    Pierścienie osadcze o przekroju zwężanym Circlip

    Pierścienie osadcze – CIRCLIPS vs SNAP RINGS – zrozumieć różnice

    Rozkład sił generowanych przez jednostki silnikowe podczas ruchu po torze w ramach systemu BPS

    Analiza techniczna bezśmigłowego napędu BPS

    Wartości odczytu siły względem przemieszczenia górnej ścianki próbki

    Kalibracja nieliniowych modeli materiałowych z wykorzystaniem programów open source

    Sproszkowany surowiec AM WC701 – węglik wolframu-kobaltu na potrzeby wytwarzania przyrostowego

    Węgliki spiekane, metalurgia proszków

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2026
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • O nas
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • STRONA GŁÓWNA
  • Aktualności
    Paliwo rakietowe w żelu

    Paliwo rakietowe w żelu

    Dron o zwiększonej wytrzymałości kolizyjnej

    Dron o zwiększonej wytrzymałości kolizyjnej

    Zrobotyzowany proces replikuje własciwości stromatolitów

    Biocementacja w druku 3D struktur nieorganicznych

    Przygotowanie arkuszy MXene i modyfikacja proszku PEEK

    Modyfikacja proszku PEEK na potrzeby druku 3D w technologii LPBF

    Włókna węglowe z ligniny

    Włókna węglowe z ligniny

    Ekonomiczny recykling szkła akrylowego

    Ekonomiczny recykling szkła akrylowego

    Opona z Wymiennym Bieżnikiem ECOTIRE

    Opona z wymiennym bieżnikiem

    Prototyp NOVBYX. Oddzielne mocowanie siodła i suportu pozostawia otwartą przestrzeń wewnątrz ramy

    Nowa konstrukcja ramy rowerowej

    Silnik Daihatsu Na Wodór i Amoniak

    Silnik samochodowy na amoniak i wodór

  • Artykuły
    • Wszystkie artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
    Przyrząd spawalniczy ściany tylnej kabiny maszynisty w lokomotywie jako przykład produkcji jednostkowej

    Organizacja produkcji; cz. 6: Produkcja jednostkowa i prototypowa

    Koncepcja Separatora Regulowanego do Docierania Tarczowego

    Modułowe i nastawne separatory docierarek tarczowych

    Przykłady kół zębatych przed i po azotowaniu

    Azotowanie stali

    Sprężyna Falista Wykonana Ze Zwijanego Drutu Płaskiego

    Zrozumieć różnice między podkładkami falistymi a sprężynami falistymi

    Samobieżny Artyleryjski Zestaw Przciwlotniczy SA-35 z armatą KDA kal. 35 mm

    Lufy monoblokowe: konstrukcja i warunki pracy

    Od dokumentacji konstrukcyjnej do hali produkcyjnej

    Od dokumentacji konstrukcyjnej do hali produkcyjnej. Jak zachować ciągłość informacji?

    Przykład zastosowania sprężyny falistej typu Nested firmy Smalley do zabezpieczenia połączenia śrubowego przed samoczynnym poluzowaniem

    Sprężyny faliste alternatywą dla sprężystych podkładek zabezpieczających

    Połówka Formy do Wtrysku Dwukomponentowego

    Formowanie wtryskowe 2K polimerów

    Jak efektywnie uczyć MES na politechnice?

    Jak efektywnie uczyć MES na politechnice?

    Nanostruktury Ti-W z łączami fosforowymi jako dodatek tribologiczny

    Nanostruktury Ti-W z łączami fosforowymi jako dodatek tribologiczny

    Ręczne Spawanie Laserowe

    Ręczne spawanie laserowe

    Pierścienie osadcze o przekroju zwężanym Circlip

    Pierścienie osadcze – CIRCLIPS vs SNAP RINGS – zrozumieć różnice

    Rozkład sił generowanych przez jednostki silnikowe podczas ruchu po torze w ramach systemu BPS

    Analiza techniczna bezśmigłowego napędu BPS

    Wartości odczytu siły względem przemieszczenia górnej ścianki próbki

    Kalibracja nieliniowych modeli materiałowych z wykorzystaniem programów open source

    Sproszkowany surowiec AM WC701 – węglik wolframu-kobaltu na potrzeby wytwarzania przyrostowego

    Węgliki spiekane, metalurgia proszków

    Wybrane tematy:

    • robotyzacja
    • spawanie
    • obróbka skrawaniem
    • MES
    • klejenie
    • tworzywa sztuczne
    • motoryzacja
    • CAD
    • polskie projekty
    • lotnictwo
    • druk 3D
    • silniki
    • formy wtryskowe
    • budowa maszyn
    • technologie łączenia
    • obliczenia
    • kompozyty
    • ceramika techniczna
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Technologie
    • Maszyny i urządzenia
    • Części maszyn i urządzeń
    • Konstrukcje
    • Rozwiązania
    • Projektowanie
    • Materiały
    • Historia
    • Inne
  • Czasopismo
    • Jak zakupić
    • Archiwum
      • Archiwum 2026
      • Archiwum 2025
      • Archiwum 2024
      • Archiwum 2023
      • Archiwum 2022
      • Archiwum 2021
      • Archiwum 2020
      • Archiwum 2019
      • Archiwum 2018
      • Archiwum 2017
      • Archiwum 2016
      • Archiwum 2015
      • Archiwum 2014
      • Archiwum 2013
      • Archiwum 2012
      • Archiwum 2011
      • Archiwum 2010
      • Archiwum 2009
      • Archiwum 2008
      • Archiwum 2007
  • O nas
  • Kontakt
  • ­
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki

Projektowanie struktur z materiałów kompozytowych w NX i Fibersim

­ Maciej Wnuk, Jakub Torończak
21.05.2017
A A

W budowie kompozytów można wyodrębnić fazę łączącą, zwaną osnową lub lepiszczem, i pozostałe materiały, które stanowią zbrojenie. Materiały kompozytowe klasyfikuje się na kilka sposobów. Jedna z bardziej znanych klasyfikacji uwzględnia podział ze względu na rodzaj wzmocnienia [1]. Obejmuje ona kompozyty zbrojone włóknami ciętymi, zbrojone włóknami ciągłymi i zbrojone cząstkami.

Ze względu na właściwości mechaniczne włókien uzyskuje się materiały o bardzo wysokich wartościach własności mechanicznych, przy zachowaniu niskiej gęstości materiału. Pozwala to na konstruowanie struktur bardzo wytrzymałych, sztywnych, a zarazem lekkich [2].

Zależność właściwości mechanicznych kompozytu od zmiany kąta włókna
Rys. 1 Zależność właściwości mechanicznych kompozytu od zmiany kąta włókna [4]

Bardzo ważnym aspektem podczas procesu projektowania produktu jest przewidzenie wykonalności jego zaprojektowanej geometrii. Elementy o podwójnej krzywiźnie wymagają szczególnego dopracowania. Istnieje wiele problemów związanych z geometriami o krzywiźnie dwukierunkowej. Z praktycznego punktu widzenia konieczne jest przewidzenie, w których miejscach należy dokonać cięć materiału, aby ten był możliwy do ułożenia w formie, oraz aby uniknąć zagięć materiału. Te aspekty z kolei wpływają na stronę wytrzymałościową konstrukcji. Same cięcia wymuszają realizację tzw. „zakładek”, które ze względów wytrzymałościowych trzeba odpowiednio zaprojektować oraz rozmieścić. Dodatkową trudnością ze strony wytrzymałościowej jest wpływ przekoszenia włókien na dwukierunkowej krzywiźnie.

Z fizycznego punktu widzenia, na omawianej krzywiźnie nie istnieje możliwość ułożenia materiału tak, aby kąt pomiędzy włóknami był taki sam jak w przypadku ułożenia na płasko (lub na krzywiźnie jednokierunkowej).

Dla przykładu, kąt dla tkaniny o splocie twill, gdzie włókna splecione są pod kątem 90°, po ułożeniu w formie spowoduje zmniejszenie tego kąta (Rys. 2).

Zmniejszenie kąta pomiędzy włóknami na rozciągniętym materiale kompozytowym
Rys. 2 Zmniejszenie kąta pomiędzy włóknami na rozciągniętym materiale [3]

Przekoszenie włókien w materiale wpływa na zmianę sztywności oraz wytrzymałości w laminacie. Z klasycznej teorii laminatów wynika, że przekoszenie o nawet niewielki kąt włókien powoduje znaczny spadek sztywności (Rys. 1).

Proces drapowania podczas fazy projektowania struktur z materiałów kompozytowych pozwala na dokładne przewidzenie właściwości mechanicznych z uwzględnieniem możliwości wykonawstwa. Ułatwia także sam proces wykonawczy – pozwalając na generowanie płaskich wykrojów, które zostaną ułożone w skomplikowane geometrycznie elementy w rzeczywistości.

Kompozyty węglowe cieszą się rosnącą popularnością w konstrukcjach, gdzie pełnią funkcje strukturalne. Wysoki współczynnik sztywności do masy takich części zachęca do ich coraz częstszego wykorzystywania. Jednak na przeszkodzie stoi jeszcze niewystarczająca wiedza, która nie pozwala konstruktorom czuć się całkiem pewnie we wszechstronnym stosowaniu takiego materiału. Dlatego też włókna węglowego używa się często jak metalu, to znaczy robi się konstrukcje z prostych geometrycznie części (paneli, kształtowników).

jachtowy zawias
Rys. 3 Stalowy zawias [5]

Daje to możliwość testowania takich paneli i porównywania ich bezpośrednio do metalowych odpowiedników. W dużej mierze jest to spowodowane tym, że minimalna komplikacja geometrii wyklucza automatyzację wykonania takiej części i trzeba ją wówczas wykonać ręcznie.

Projekt kompozytowego zawiasu w NX CAD
Rys. 4 Projekt kompozytowego zawiasu w NX CAD

Dla wierniejszego odwzorowania w obliczeniach komputerowych części kompozytowych powstały programy wspomagające proces wytwarzania, które pozwalają na wykonanie całego planu produkcji części przed monitorem. Przykładowo, w programie Fibersim można stworzyć wykroje wszystkich kawałków laminatu, które zostaną wykorzystane do stworzenia danego komponentu.

Fibersim moduł
Rys. 5 Wprowadzanie podstawowych wartości do modułu Fibersim

Fibersim jest platformą współpracującą z NX (są też wersje pod CATIA i PTC CREO). W programie pracuje się na modelu formy, czyli tak samo jak w warsztacie. Przy wykonaniu jednej czynności powstają wykroje, które są w obrobionej już części, a szablony z naddatkami technologicznymi do laminowania generują się automatycznie.

przekoszenie kompozytu
Rys. 6 Wygenerowana siatka pokazująca miejsca gdzie włókno jest przekoszone

Do przykładowego zilustrowania zastosowania programu wybraliśmy zawias do masztu wykonywany z pre-pregów węglowych w firmie Urbas Composites. Jego geometria została zoptymalizowana dla zwiększenia sztywności i wytrzymałości, w porównaniu do stalowego odpowiednika.

Przed przystąpieniem do nakładania warstw laminatu w Fibersim definiuje się jednorazowo:

  • powierzchnię formy
  • obrys elementu
  • każdy używany materiał (dzięki dużej bazie danych raczej nie trzeba definiować nowych materiałów)
  • obrys krawędzi materiału, jeśli występuje on tylko w określonej części elementu rozetę wskazującą kierunek 0° (dodatkowe opcje pozwalają na dostosowanie się do każdego przypadku)
model CAD uwzględniający warstwową strukturę kompozytu
Rys. 7 Wygenerowany przekrój warstw uwzględniający rdzeń

Podczas nadawania kolejnych warstw laminatu wystarczy zdefiniować obrys laminatu już w gotowym produkcie i punkt rozpoczęcia laminowania. Program automatycznie wyznaczy wykrój, który potrzebny jest aby pokryć również część formy, a który po utwardzeniu się laminatu i odformowaniu jest odcinany. Dodatkowo można manipulować sposobem i kierunkiem nakładania płata materiału, co jest bardzo przydatne przy technologii pre-pregów. Po wygenerowaniu siatki pokazującej technologiczność nałożenia takiej warstwy, jeśli nie jesteśmy zadowoleni z wyników, można wprowadzić nacięcia.

Wygenerowane Wykroje Laminatu
Rys. 8 Wygenerowane wykroje

Popularnym sposobem zwiększenia sztywności elementu jest stosowanie kompozytów przekładkowych, co również można zasymulować.

Mając już zamodelowany cały laminat z uwzględnieniem rdzeni, zakładek i deformacji włókien, można przekazać efekty pracy zarówno do warsztatu, gdzie ploter może wycinać odpowiednie płaty (w NX CAM), a laminator, dzięki dokładniej dokumentacji technicznej, może przystąpić do pracy.

orientacja włókien kompozytu
Rys. 9 Kierunki włókien dla każdego elementu siatki

Przed tym jednak warto stworzyć plik wsadowy do oprogramowania obliczeniowego – tutaj: NX NASTRAN – w celu sprawdzenia wytrzymałości danego elementu z uwzględnieniem cięć w włóknie i dokładnym ułożeniem kierunków włókna.

symulacja NX NASTRAN
Rys. 10 Przykładowy wynik z obliczeń wytrzymałościowych elementu w NX NASTRAN

Zastosowanie Fibersim we współpracy z NX umożliwia przeprowadzenie kompletnego procesu opracowania produktu kompozytowego, zapewnia znaczną oszczędność czasu przy tworzeniu projektów kompozytów i wydatnie skraca czas wprowadzania zmian w projekcie, przy jednoczesnym zapewnieniu przestrzegania norm i specyfikacji technicznych kompozytu.

carbonowe wyposażenie jachtów
Rys. 11 Kompozytowy zawias doklejony do masztu

Maciej Wnuk
5Bears Sp. z o.o
.

Jakub Torończak
Torończak Engineering

Literatura:

[1] B. Harris, Engineering Composites Materials, IOM, 1999

[2] V. Vasiliev, E. Morozov, Advanced Mechanics of Composites Materials and Structural Elements, 2013

[3] M. Sutcliffe, Composites and Textilias Research, University of Cambridge, 2011

[4] K. Uhlig, Meso-Scaled Finite Element Analysis of Fiber Reinforced Plastics made by Tailored Fiber Placement, Composite Structures, 2016

[5] southshoreyachts.com/shop/mast-bracket-cc-32-to-38lf/99999

artykuł pochodzi z wydania 5 (116) maj 2017

  • Share on Facebook
  • Share on Twitter
  • Share on LinkedIn
  • Share on WhatsApp
  • Share on Email
Tagi: CADkompozyty

Powiązane artykuły

SolidThinking Evolve
Projektowanie

Projekt nadwozia samochodu koncepcyjnego od szkicu do makiety

wiercenie w kompozycie aramidowym
Technologie

Wpływ metody przygotowania powierzchni kompozytów i aluminium na wytrzymałość połączeń klejonych

Automatyczne Generowanie Tolerancji Wykonania
Projektowanie

Automatyczne generowanie tolerancji wykonania; cz. 2

Kompozyty przewodzące w lotnictwie
Materiały

Kompozyty przewodzące w lotnictwie

Drewniany Kompozyt
Aktualności

Kompozyt na bazie drewna

Geometryzacja Zapisu Cyfrowego Obrazu Elementu Uzyskanego Ze Skanowania 3D
Projektowanie

Geometryzacja zapisu cyfrowego obrazu elementu uzyskanego ze skanowania 3D; cz. 2

Rotor Clip

Tematyka:

aluminium budowa maszyn CAD ceramika techniczna CNC diagnostyka druk 3D energetyka formy wtryskowe innowacje inżynieria materiałowa klejenie kompozyty laser lotnictwo mechanizm MES montaż motocykle motoryzacja nanotechnologia narzędzia obliczenia obrabiarki obróbka plastyczna obróbka skrawaniem oprzyrządowanie polskie projekty powłoki programy przemysł kosmiczny przemysł morski przemysł zbrojeniowy recykling robot robotyzacja silniki spawanie stal technologie łączenia tribologia tworzywa sztuczne wynalazki wywiad łożyska
FORMY WTRYSKOWE Integracja Konstrukcji i Technologii Ebook
MetalTop

Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie
  • O nas
  • Polityka prywatności
  • Kontakt

© ITER 2007-2026

Nie znaleziono
Zobacz wszystkie wyniki
  • Strona główna
  • Aktualności
  • Artykuły
    • Analizy, symulacje
    • Badania, analizy
    • Części maszyn i urządzeń
    • Historia
    • Inne
    • Konstrukcje
    • Maszyny i urządzenia
    • Materiały
    • Projektowanie
    • Rozwiązania
    • Technologie
  • Jak zakupić
  • O nas
  • Kontakt

© ITER 2007-2026

email_icon

Nie przegap nowych wydań!

Zapisz się, aby na bieżąco otrzymywać linki do kolejnych, darmowych wydań Projektowania i Konstrukcji Inżynierskich

Wpisz adres email

Dziękuję, nie pokazuj więcej