Szénszálerősítésű kompozit ütközőstruktúra energiaelnyelésének vizsgálata és tervezése
A szálerősítésű polimer kompozit anyagok széles körű elterjedtsége főként kiemelkedő fajlagos tulajdonságaiknak köszönhető. Ezek közé tartozik kiváló merevségük, szilárdságuk, valamint korrózió- és kifáradással szembeni ellenállásuk a legtöbb fémhez viszonyítva. Mindez lehetővé teszi, hogy olyan területeken váltsanak ki más anyagokat, ahol az alkatrészek tömege a legfőbb szempont, mint a motorsport, repülőgépipar vagy űripar. Maguk a szálerősítésű polimer kompozitok két fő komponensből állnak: az erősítő szálakból, mint szén, üveg, vagy aramid, illetve természetben megtalálható szálas anyagok; valamint a szálak közötti erőátvitelt biztosító mátrixanyagból, ami a legtöbb esetben egy térhálós polimer, mint az epoxi, vinilészter vagy poliészter.
Alkalmazási területeik között szerepel többek között az energiaelnyelő ütközőstruktúrák anyagának biztosítása. A hagyományos fém alapanyagú alkatrészekkel szemben nem képlékeny alakváltozáson keresztül nyelik el az energiát az erősítő szálak alakíthatóságának hiányában. Ehelyett a kompozitok leghatékonyabb energiaelnyelő mechanizmusa a megfelelően elindított összenyomás során végbemenő száltöredezés. Egy ennek megfelelően tervezett kompozit struktúra fajlagosan több energiát képes elnyelni, mint a fémből készült párja. Az elnyelt energia mértéke a geometria és anyagtulajdonságok mellett függ az összenyomást elindító folyamat megfelelő lefolyásától is, amely az egyik legfontosabb tervezési szempontnak mondható és emiatt kitüntetett figyelmet igényel.
Jelen kutatás célja egy frontális ütközőstruktúra ideális konstruktőri paramétereinek meghatározása a Formula Student hallgatói versenysorozat szabályzatának szem előtt tartásával. A tervezés részét képezi mind az anyagtulajdonságok meghatározása az erre kidolgozott mérésekkel, mind a végeselemes szimulációs módszerek alkalmazása a kimért adatok felhasználásával. A jelenség megfelelő modellezésére használt egyszerűbb próbatest struktúrák hivatottak validálni a szimulációs modellt, amelyet aztán az összetett végső geometriára lehet alkalmazni, ezzel a projekt anyagi erőforrás igényét jelentősen csökkentve.
szerző
-
Bulman Vencel Pál
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
