| Περίληψη: | Στην σύγχρονη εποχή τα σύνθετα υλικά (composite materials) τείνουν να χρησιμοποιούνται
όλο και περισσότερο, ειδικά σε εφαρμογές που υπάρχουν αυξημένες απαιτήσεις, όπως η
αεροναυπηγική και η παραγωγή ισχύος. Μία από τις συχνότερες κατηγορίες συνθέτων υλικών
που συναντώνται στην αεροναυπηγική είναι οι πολύστρωτες δομές από στρώσεις ινωδών
συνθέτων υλικών. Τα υλικά που χρησιμοποιούνται κατά κόρον σε αυτές τις εφαρμογές είναι
πολυμερικές εποξειδικές ρητίνες στον ρόλο του μητρικού υλικού και ίνες άνθρακα στον ρόλο
της ενίσχυσης (Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP). Για την προστασία των υλικών των
δομικών μερών του αεροσκάφους από τις περιβαλλοντικές συνθήκες χρησιμοποιούνται βαφές,
οι οποίες αρκετές φορές είναι εποξειδικές (epoxy). Ωστόσο κατά τη διάρκεια της ζωής του
αεροσκάφους είναι απαραίτητη αφαίρεση της βαφής (paint stripping), καθώς αρκετές φορές τα
διάφορα δομικά στοιχεία χρειάζονται αποκατάσταση, συντήρηση και τακτική επιθεώρηση.
Στην αεροναυπηγική βιομηχανία έχουν χρησιμοποιηθεί διάφορες μέθοδοι αφαίρεσης βαφής,
όπως η μέθοδος με χημικά, η οποία παρουσιάζει διάφορα υγειονομικά και περιβαλλοντικά
προβλήματα. Έτσι το ενδιαφέρον των ερευνητών έχει στραφεί στην αφαίρεση βαφής με την
χρήση κρουστικού κύματος laser (laser shock wave). Αυτή η μέθοδος έχει χρησιμοποιηθεί με
επιτυχία σε μεταλλικές πλάκες, όμως η χρήση της σε σύνθετα υλικά είναι ιδιαίτερα περίπλοκη.
Αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η προσομοίωση της διαδικασίας
αφαίρεσης βαφής από πολύστρωτη πλάκα CFRP με την χρήση κρουστικού κύματος laser, μέσω
ανάλυσης με πεπερασμένα στοιχεία (Finite Element Analysis, FEA). Αρχικά σκοπός της
εργασίας είναι να επαληθευτεί το μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων για την φόρτιση μιας
πλάκας CFRP με κρουστικό κύμα συγκρίνοντας τα αποτελέσματα του μοντέλου με
πειραματικά δεδομένα. Η μοντελοποίηση της πλάκας CFRP γίνεται στο υπολογιστικό
πρόγραμμα LS-DYNA, όπου χρησιμοποιούνται το ορθότροπο ελαστικό μοντέλο υλικού
MAT_002 και το μοντέλο σύνθετου υλικού με αστοχίες MAT_162. Επιπροσθέτως στην
εργασία πραγματοποιήθηκε μια παραμετρική μελέτη για το μοντέλο της πλάκας CFRP με
στρώση βαφής. Σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιήθηκαν το μοντέλο υλικού MAT_162 για
την πλάκα CFRP, το ελαστοπλαστικό υδροδυναμικό μοντέλο υλικού MAT_010 για την
στρώση βαφής και το μοντέλο μεικτής ζώνης συνοχής MAT_138 για την διεπιφάνεια μεταξύ
πλάκας-βαφής. Στο συγκεκριμένο μοντέλο οι παράμετροι, που μεταβάλλονταν ήταν η
εφαρμοζόμενη πίεση του κρουστικού κύματος και το πάχος της στρώσης βαφής. Στόχος της
παραμετρικής μελέτης είναι εύρεση των κατάλληλων παραμέτρων, έτσι ώστε να υπάρχει η
μέγιστη δυνατή αποκόλληση του στρώματος βαφής, με τις λιγότερες δυνατές αστοχίες στην
πλάκα CFRP. Τέλος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των αναλύσεων της παραμετρικής
μελέτης και τα συμπεράσματα.
|
|---|
