Muovikomposiittien lujitekankaiden muotoutuvuuden tutkimus

Abstract

Työn tarkoituksena oli tehdä selvitys muovikomposiittien muotoutuvuuden tutkimisesta Mikkelin ammattikorkeakoululle. Tavoitteena oli tutkia muotoutuvuutta yleisesti ja esitellä sekä ottaa käyttöön muotoutuvuuden tutkimiseen käytettävä simulointiohjelmisto. Simuloinnin tulosten verifioimista varten on tarpeen suunnitella ja käyttöönottaa testimuotti.

Työssä esitellään komposiittien muodonmuutokseen liittyvät tutkimusskaalat ja niiden kautta kinemaattisen ja mekaanisen mallin teorioiden periaatteet. Lankojen puristuvuuden ja lujitteiden tasomuodon-muutoksen simulointia vastaava fyysinen testausmenetelmä käydään läpi. Työ keskittyy yhden lujitekerroksen käyttäytymisen tutkimiseen muodonmuutoksen alaisena. Komposiitin muodonmuutos jaetaan yksittäisiin mekanismeihin, joiden vaikutusta lujitteessa tutkitaan simulointiohjelmistolla (Wisetex).

Muotoutuvuuden takana oleviin teorioihin tutustuttiin. Lujitekankaan muotoutuvuutta rajoittavat päätekijät selvisivät. Simulointi otettiin käyttöön ja sillä tehtiin esimerkkitöitä. Tasomuodonmuutoksen testaamiseen tarkoitettu työkalu suunniteltiin. Ohjelmistopolku lujitteiden FEM-analyysia varten esiteltiin. Koska tässä työssä keskitytään vain muotoutuvuuden simulointiin ja mallinnukseen, lisätutkimukset ja testit ovat tarpeellisia tulosten todentamiseksi.

A purpose of this thesis was to explore the studying methods which are used for analysing the deformation of fibre reinforced composites. The study was commissioned by Mikkeli University of Applied Sciences. The target was to study the basic theory of deformation and take the deformation’s simulation software into operation. A test mold must be engineered for verifying the results which are given by simulation software.

The basics of mechanical and kinematic models theories were described through levels which were used for scaling the range of study. A theory for compression of the yarns was presented with inplane defor-mation mechanisms. This study was restricted to examine deformations which take place in one layer of reinforcements. Inplane mechanisms (shear and axial strain) were simulated in wisetex software

The basic theories behind deformation were explored. The main mechanisms of deformation and factors which limited the deformation were cleared out. The simulation software was taken into the operation. The example processes were carried out with the software and a test tool for the picture frame test was engineered. The program path for FEM-analysis of the reinforcements was shown. Because the results of this study were based on simulation, the extra studies and tests are required.