Search

The goal was to, using the numerical simulation of an on-line consolidation process, analyze the influence of process parameters on residual stresses in composite part, regarding composite mechanical properties. In this part was performed the analysis of the thermal stress distribution in the composite part during the manufacturing process. A mathematical model was developed and used to calculate the temperature distribution through the wall thickness of the produced composite part. The model was based on knowledge about the thermal influence on a single constituent tube. Under uneven heating and different coefficients of linear thermal expansion of the constituent materials, thermal stresses were induced. For the process-induced thermal stress analysis and their distribution through the composite pipe thickness a mathematical calculation was performed based on previous data about the temperature distribution., Cilj rada je da se na osnovu matematičkog modela procesa namotavanja kompozitnih cevi izvrši numerička simulacija procesa, kako bi se sagledao uticaj procesnih parametara na zaostale napone u kompozitnoj cevi, odnosno na njena mehanička svojstva. U ovom delu je izvršena analiza raspodele unutrašnjih termičkih napona u kompozitnoj cevi u toku njenog formiranja. Da bi se predvidela raspodela temperatura unutar dobijenih kompozitnih cevi razvijen je matematički model na bazi postojećih znanja o uticaju termičkih promena na jednokomponentne cevi. Usled nejednakog zagrevanja i različitih koeficijenata termičkog širenja konstitutivnih materijala kompozitne cevi dolazi do pojave termičkih napona. Radi analize nastalih termičkih napona izvršen je proračun njihove raspodele po debljini dobijene kompozitne cevi na osnovu prethodno dobijenih podataka o temperaturnom profilu.

Cilj rada je da se na osnovu matematičkog modela procesa namotavanja kompozitnih cevi izvrši numerička simulacija procesa, kako bi se sagledao uticaj procesnih parametara na zaostale napone u kompozitnoj cevi, odnosno na njena mehanička svojstva. U ovom delu je izvršena analiza raspodele unutrašnjih termičkih napona u kompozitnoj cevi u toku njenog formiranja. Da bi se predvidela raspodela temperatura unutar dobijenih kompozitnih cevi razvijen je matematički model na bazi postojećih znanja o uticaju termičkih promena na jednokomponentne cevi. Usled nejednakog zagrevanja i različitih koeficijenata termičkog širenja konstitutivnih materijala kompozitne cevi dolazi do pojave termičkih napona. Radi analize nastalih termičkih napona izvršen je proračun njihove raspodele po debljini dobijene kompozitne cevi na osnovu prethodno dobijenih podataka o temperaturnom profilu., The goal was to, using the numerical simulation of an on-line consolidation process, analyze the influence of process parameters on residual stresses in composite part, regarding composite mechanical properties. In this part was performed the analysis of the thermal stress distribution in the composite part during the manufacturing process. A mathematical model was developed and used to calculate the temperature distribution through the wall thickness of the produced composite part. The model was based on knowledge about the thermal influence on a single constituent tube. Under uneven heating and different coefficients of linear thermal expansion of the constituent materials, thermal stresses were induced. For the process-induced thermal stress analysis and their distribution through the composite pipe thickness a mathematical calculation was performed based on previous data about the temperature distribution.

When considering replacing conventional materials with composite ones, costs are the major concerns. While the cost of raw materials will usually decline as demand goes up, the production costs of composites can be reduced only through the use of low-cost, automated manufacturing technology, while maintaining good quality. For the thermoplastic composites, the newly developed on-line consolidation technique may have the potential to achieve both desired quality and lower production costs. The great number of commercial used composites have a thermosetting polymer matrix, while the most common reinforcement material is glass fibre. Since in the last couple of years the use of thermoplastic instead of thermosetting polymer materials as the composite matrix is rapidly increasing, hence this study will try to assess the possibility of using polyethylene (high and low density) as a thermoplastic composite matrix. In this part theoretical basis of on-line consolidation process will be given as well as the experimental procedure., Odlučujući faktor prilikom zamene konvencionalnih materijala sa kompozitima su troškovi. Dok cena sirovih materijala obično opada sa porastom potražnje, kod kompozita je potrebno smanjiti troškove proizvodnje automatizovanim procesom uz održavanje dobrog kvaliteta. Kod termoplastičnih kompozita, novorazvijena tehnika kontinualnog toplog presovanja ima mogućnosti dostizanja oba željena cilja: dobrog kvaliteta i niske cene proizvodnje. Najveći broj kompozita koji se nalaze u komercijalnoj upotrebi ima polimernu matricu od termoreaktivnih materijala, dok se kao ojačanje najčešće koriste staklena vlakna. Poslednjih godina je počeo nagli razvoj primene termoplastičnih polimernih materijala umesto termoreaktivnih materijala, pa će u ovom radu biti sagledana mogućnost primene termoplastičnih polimera, konkretno polietilena (visoke i niske gustine) kao kompozitne matrice. U ovom delu će ukratko biti prikazane teorijske osnove procesa namotavanja uz kontinualno toplo presovanje i opis eksperimenta.

Odlučujući faktor prilikom zamene konvencionalnih materijala sa kompozitima su troškovi. Dok cena sirovih materijala obično opada sa porastom potražnje, kod kompozita je potrebno smanjiti troškove proizvodnje automatizovanim procesom uz održavanje dobrog kvaliteta. Kod termoplastičnih kompozita, novorazvijena tehnika kontinualnog toplog presovanja ima mogućnosti dostizanja oba željena cilja: dobrog kvaliteta i niske cene proizvodnje. Najveći broj kompozita koji se nalaze u komercijalnoj upotrebi ima polimernu matricu od termoreaktivnih materijala, dok se kao ojačanje najčešće koriste staklena vlakna. Poslednjih godina je počeo nagli razvoj primene termoplastičnih polimernih materijala umesto termoreaktivnih materijala, pa će u ovom radu biti sagledana mogućnost primene termoplastičnih polimera, konkretno polietilena (visoke i niske gustine) kao kompozitne matrice. U ovom delu će ukratko biti prikazane teorijske osnove procesa namotavanja uz kontinualno toplo presovanje i opis eksperimenta., When considering replacing conventional materials with composite ones, costs are the major concerns. While the cost of raw materials will usually decline as demand goes up, the production costs of composites can be reduced only through the use of low-cost, automated manufacturing technology, while maintaining good quality. For the thermoplastic composites, the newly developed on-line consolidation technique may have the potential to achieve both desired quality and lower production costs. The great number of commercial used composites have a thermosetting polymer matrix, while the most common reinforcement material is glass fibre. Since in the last couple of years the use of thermoplastic instead of thermosetting polymer materials as the composite matrix is rapidly increasing, hence this study will try to assess the possibility of using polyethylene (high and low density) as a thermoplastic composite matrix. In this part theoretical basis of on-line consolidation process will be given as well as the experimental procedure.