Optimum design of steered-tow composite structures via characterization of automated fibre placement induced defects

通过自动纤维铺放引起的缺陷表征来优化导向丝束复合结构

基本信息

  • 批准号:
    382132-2009
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 5.1万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Collaborative Research and Development Grants
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2009-01-01 至 2010-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Automatic Fiber Placement (AFP) is an advanced technology for manufacturing composite structures of complex geometry. Boeing, Airbus and other world leading aircraft manufacturers have recently started to use this process for aviation products because its capability of automated fabrication reduces manual labour, improves product quality and cuts the final cost. Compared to other composite manufacturing processes, AFP gives the freedom of steering fiber-tow orientations along curvilinear paths, controlling the tow speed and spatially placing the required number of fibers throughout a complex structural geometry. This results in enhanced structural performance and reduced weight. Although these improvements are promising, two key factors currently hinder the fulfillment of AFP potential. The first is a manufacturing issue that emerges with the formation of defects with unknown impact on the mechanical properties of the final product. The second is a design matter, which consists of the exploitation of the steering fiber capabilities to optimize the structural performance. This project aims at the characterization of the impact of process-induced defects on the mechanical properties with the final aim of defining optimized steered fiber paths and minimizing undesirable detrimental defects. The work requires the intertwining of complementary expertise from a) composite material characterization, b) failure analysis and prediction models, c) multiscale modelling and structural optimization, as well as d) know-how about the AFP process. Each member of the research team will provide a required competence: a) from École Polytechnique de Montréal; b) and c) from McGill University, d) from NRC-IAR and the industrial partners (Bombardier Aerospace and Composite Atlantic). The expected outcomes of this project are both scientific and economic. The first is knowledge contribution that will allow the industrial partners to be the Canadian leaders in AFP manufacturing, as they plan to be. The second is the impact of the added knowledge on the Canadian economy, especially for the aircraft industry. Several students involved in this collaborative research will develop skills that the industrial partners are looking for.
自动铺丝技术是制造复杂几何复合材料结构的先进技术。波音、空中客车和其他世界领先的飞机制造商最近开始将这一工艺用于航空产品,因为其自动化制造能力减少了手工劳动,提高了产品质量并降低了最终成本。与其他复合材料制造工艺相比,AFP提供了沿曲线路径沿着操纵纤维丝束方向、控制丝束速度和在整个复杂结构几何形状中空间放置所需数量的纤维的自由度。这导致增强的结构性能和减轻的重量。虽然这些改进是有希望的,但目前有两个关键因素阻碍了AFP潜力的实现。第一个是制造问题,该问题随着缺陷的形成而出现,对最终产品的机械性能具有未知的影响。第二个是设计问题,包括利用转向纤维的能力来优化结构性能。该项目旨在表征工艺引起的缺陷对机械性能的影响,最终目的是定义优化的转向纤维路径,并最大限度地减少不良的有害缺陷。这项工作需要从a)复合材料表征,B)失效分析和预测模型,c)多尺度建模和结构优化,以及d)AFP工艺的专业知识中相互结合。研究团队的每个成员将提供所需的能力:a)来自蒙特利尔理工学院; B)和c)来自麦吉尔大学,d)来自NRC-IAR和工业合作伙伴(庞巴迪航空航天和复合大西洋)。该项目的预期成果是科学和经济的。首先是知识贡献,这将使工业合作伙伴成为加拿大AFP制造业的领导者,正如他们计划的那样。第二是知识的增加对加拿大经济的影响,特别是对飞机工业的影响。参与这项合作研究的几名学生将开发工业合作伙伴正在寻找的技能。

项目成果

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    $ 5.1万
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知道了