Kehittyneet komposiittimateriaalit tunkeutuvat monilla aloilla, erityisesti ilmailu-, autoteollisuudessa ja uusiutuvassa energiassa, koska ne ovat kevyitä ja auttavat säästämään energiaa. Vielä puuttuu tarkat ja nopeat esituotantomenetelmät, joilla optimoidaan tällaisten suurten komposiittirakenteiden kestävyys. Äskettäin käynnistyneen EU-rahoitteisen D-STANDART-projektin tavoitteena on siis kehittää tehokkaita menetelmiä minkä tahansa mallin suurten komposiittirakenteiden kestävyyden simuloimiseksi realistisissa olosuhteissa.
Kehittyneillä komposiiteilla on keskeinen rooli pyrkimyksissä saavuttaa hiilineutraali tulevaisuus, mikä tekee rakenteista sekä kulutusta kestäviä että kevyitä ja siten energiatehokkaita esimerkiksi ilmailu- ja tuuliturbiinialoilla. Suurten komposiittirakenteiden lisääntynyt käyttö herättää huolta niiden vauriokestävyydestä ja kestävyydestä, joita tällä hetkellä tyypillisesti arvioidaan epätarkoilla ja aikaa vievillä tekniikoilla. Näiden asteikkojen rakenteisiin kohdistuu äärimmäisiä kuormituksia ja rasituksia, etenkin kun ne on optimoitu käyttämään mahdollisimman vähän materiaalia. Siksi tarkka ja luotettava väsymisarviointi on välttämätön kestävän tulevaisuuden edellyttämien kevyiden rakenteiden pitkän aikavälin eheydelle.
D-STANDARTin tavoitteena on kehittää nopeita ja tehokkaita menetelmiä, joilla simuloidaan suuren mittakaavan komposiittirakenteiden kestävyyttä mielivaltaisella kokoonpanolla realistisissa olosuhteissa (kuormitus, ympäristö).
Tällä hetkellä komposiittien väsymisen riittämätön ymmärrys käsitellään yleensä konservatiivisilla suunnittelumenetelmillä sen varmistamiseksi, että manipuloinnin havaitsemat tai havaitsemattomat iskuvauriot eivät johda halkeamien kasvuun ja epäonnistumiseen. Vaikka tämä huolellinen suunnittelutapa varmistaa tuoteturvallisuuden, se ei mahdollista optimoitua painoa ja vähentää materiaalin käyttöä.
Itse asiassa suurin osa suunnittelussa käytettävästä komposiittiväsymysmallinnuksesta perustuu komposiittimetallirakenteen väsymismallin hypoteettisiin laajennuksiin, eikä sitä siksi voida käyttää tehokkaasti tai tehokkaasti.
D-STANDART ratkaisee tämän ongelman kolmesta näkökulmasta parantaakseen komposiittimateriaalien käyttösuorituskykyä rakenteen painon vähentämiseksi ja käyttöiän pidentämiseksi, mikä vähentää ympäristövaikutuksia:
Nopeuttamalla komposiittien väsymisominaisuuksien karakterisointia ei tarvitse testata jokaista layout-tyyppiä erikseen ja lopuksi kehittää mallinnusominaisuuksia, jotka yhdistävät suurten rakenteiden käyttäytymisen monimutkaisilla geometrioilla ja mahdollisilla valmistusvirheillä testituloksiin.
Tätä tarkoitusta varten D-STANDART kehittää uusia testausmenetelmiä, joissa käytetään yleiskäyttöisiä näytteitä, jotta voidaan määrittää oikein materiaaliparametrit, jotka määrittävät komposiittien kestävyyden syklisessä kuormituksessa. Käyttämällä korkeataajuisia testausmenetelmiä testausaika lyhenee huomattavasti. Tällaiset suurtaajuiset testit saavutetaan kaventämällä lämpötilariippuvuutta, mikä ottaa huomioon tällaisten testien aikana tapahtuvan itsekuumenemisen. Materiaalin karakterisointia käytetään korkean tarkkuuden malleissa simuloimaan vikojen kasvua erilaisissa välilaskuissa ja eri mittakaavassa syklisen kuormituksen ja nopeuden funktiona.
Näiden mallien soveltamiseksi teollisen suunnittelun ympäristössä D-STANDART käyttää tekoälyn (AI) agenttimalleja, jotka käyttävät testitietoja ja historiallisia testitietoja projekteista, jotta ne mukautuvat helposti erilaisiin suunnitteluparametreihin ja monimutkaisiin asetteluihin, mikä nopeuttaa edistyneitä komponentteja.
D-STANDARTin kahdeksi sovellusesimerkiksi valittiin simuloidun kestävyyden todentaminen ilmailu- ja uusiutuvan energian aloilla. Lisäksi kiertokulkua ja kestävyyttä arvioidaan erillisen elinkaariarvioinnin, elinkaarikustannuslaskelman ja kustannus-hyötyanalyysin avulla.
D-STANDARTilla on mukana yhdeksän kumppania neljästä maasta: Ranskasta, Saksasta, Hollannista ja Isosta-Britanniasta. Neuvottelukunta koostuu kuudesta loppukäyttäjästä (Rolls Royce, Fokker Aerostructures, Leonardo. Siemens Gamesa, Embraer, Coexpair). Konsortiota tuetaan tarkistamalla vesivaatimukset, ohjaamalla hankkeen sertifiointia ja viime kädessä tukemalla tulosten hyödyntämistä. tiiviissä yhteistyössä European Materials Modeling Councilin (EMMC) ja European Materials Characterization Councilin (EMCC) kanssa. NLR koordinoi projektia ja vastaa väsymistestauksesta, komposiittien väsymismallin validoinnista ja digitaalisen säikeen asettamisesta.
