Viime vuosina miehittämättömiä ilma -aluksia (droneja) on käytetty laajalti eri aloilla maataloudesta, infrastruktuuritarkastuksista, katastrofitutkimuksista ja muista teollisista sovelluksista vapaa -ajan sovelluksiin. UAV -tyyppejä on erityyppisiä, mutta valtavirta on moniroottorinen lentokone, jossa on neljä tai useampia roottoria liikkeen ja korkeuden hallitsemiseksi. Monisiipisen rungon on oltava sekä kevyt hyötykuorman lisäämiseksi että jäykkä tukemaan työntövoimaa. Vaikka rakenne on helppo valmistaa, on otettava huomioon joitakin ongelmia, kuten useiden osien liitoksesta johtuva painonnousu ja materiaalin muodosta johtuvat runkorakenteen rajoitukset. Siirrettävyyden ja toimivuuden saavuttamiseksi se on ihanteellinen tapa käyttää 3D CFRP: tä rungon valmistukseen. Materiaalijärjestelyn optimoinnilla voidaan poistaa tietty määrä tarpeetonta materiaalia ja kuidut voidaan suunnata hyödyntämään anisotropiaa suhteessa kuormaan. Rungon rakenteen optimointi topologian avulla Yhteistyöryhmä suunnitteli yläosan alkuperäisen muodon analysointia varten ja käytti olemassa olevaa rungoa perustana. Vaikka olemassa olevissa runkomalleissa on reunat, ne suunnittelevat uudelleen sileät, jatkuvat pinnat ja riittävät vetokulmat, ottaen huomioon muotin työstettävyyden. Keskusta on tasainen ja siihen mahtuu GPS -vastaanottimen antenni.
Alkuperäinen muoto malli analyysiä varten.Keski on tasainen ja mahtuu GPS -vastaanottimen antenniin.
Olemassa oleva runko on valmistettu ABS -hartsista, jonka paksuus on noin 1,5 mm, ja siinä on täysin suljettu pussin muotoinen monomeerikuorirakenne. Tästä syystä 2 mm: n paksuista kuorta käytetään analyysimallina suunnittelualueen laskemiseen. Koska hiilikuitu sijoitetaan tasaiselle alueelle GPS -antennin ympärille, tämä alue ei sisälly suunnittelun piiriin. Runko koostuu rungon ylä- ja alaosasta, jotka on yhdistetty useilla liitoksilla ja ruuveilla. Kiinnitystilaa simuloidaan yhdistämällä ruuviasentoelementit. Rajaehdot ja topologian optimointitulokset
Kun lentokone leijuu ilmassa, runko altistuu erilaisille voimille, joita on vaikea mitata tai arvioida. Tässä projektissa mallitapauksena ilman todellisia olosuhteita tiimi kiinnitti alustan, johon kuorma kiinnitettiin, ja loi olosuhteet kuudelle erilaiselle kuorman / vääntömomentin vaihtelulle, joita sovelletaan roottorin neljään kulmaan (kuormakotelo). Sitten määritetään muoto, joka tuottaa suurimman jäykkyyden kuudessa eri kuormitustilanteessa. Tämän paperin analyysitulokset ovat tietyn mallitilanteen optimointituloksia, eikä niitä voida laajasti soveltaa varsinaiseen koneeseen.
Suunnittele muoto uudelleen optimointitulosten mukaan Kun otetaan huomioon kaikki kuusi kuormitustapausta, optimointitulokset johtavat siihen, että muoto on täysin verrattain yhtenäisen ruudukon peitossa. Useiden rajaehtojen asettaminen voi johtaa mahdollisesti suuren suorituskyvyn tuloksiin. Analyysin tulokset ovat äärellisten elementtien verkkotietoja, joita ei voida käyttää CAD -tiedoina. Siksi parannettu rungon muoto rekonstruoidaan tulosten mukaan. Valmistusmenetelmä: räätälöity kuitujen sijoittelutekniikka (TFP) räätälöity kuitujen sijoittelu on yksi aihioiden valmistusmenetelmistä, joissa nippu jatkuvia pitkiä hiilikuituja ommellaan pohjakankaalle. Vaikka menetelmää on sovellettu lentokoneiden osiin ja muihin sovelluksiin, Japanissa ei ole juuri mitään kaupallista tapausta, ja liiketoiminnan tulevaa kehitystä voidaan odottaa luomalla tekniikka mahdollisimman pian. Tässä tutkimuksessa tätä menetelmää käyttämällä hiilikuidut järjestetään optimointitulosten mukaan parantamaan lentokoneen suorituskykyä menettämättä anisotropiaa. Koska aihio on valmistettu tasomuodossa, aihio on suunniteltava siten, että muoto muotoilun jälkeen on tasainen ja taitettu, jotta 3D -muoto voidaan rekonstruoida muottiin muotoiluprosessin aikana.
VARTM CFRP -muovaus VARTM on hartsisiirtovalu (RTM) -tekniikka, jossa muottia käytetään muovaukseen ja tyhjiöpaineimua nestemäisen hartsikyllästyksen aikana. Aihio sijoitetaan yksipuoliseen alumiinimuottiin (naarasmuotti rungon ulkopinnalle) ja suljetaan pussimateriaalilla. Tyhjiöimua käytetään avuksi lämpökovettuvien hartsien kyllästämisessä, jotka sitten kovetetaan autoklaavissa. Aihion hieman suuremman koon vuoksi ensimmäisen prototyypin kuidut ovat sahalaitaisia. Tämän korjaamiseksi toisen prototyypin suunnitteluvaiheessa mittoja säädetään muuttamalla aihion keskitason ja rungon pinnan välistä siirtymäarvoa. Ensimmäisellä prototyypillä on laatuongelmia, mukaan lukien riittämätön hartsikyllästys hiilikuidussa ja jäännöstila ja hiilikuitukimppun aukot. Tyhjiöpussituksessa, kyllästyksessä ja autoklaavituotannossa otettiin käyttöön seuraavat vastatoimenpiteet: lasikankaan leikkausprosessin vaihtaminen; Vähennä hartsin viskositeettia; Esimuottiasetuksen muottipuolen kääntäminen; Muuta kyllästysprosessia. Tulokset osoittavat, että lasikankaan kyllästämisvaikutus on parempi, mutta hiilikuitukimpun pinnalla ja sisäpuolella on enemmän tyhjiöitä. Ryhmä teki lentokokeita lentokoneessa ja arvioi sen käytännöllisyyttä. Ohjaaja testasi ohjattavuutta. Tulokset ovat tyydyttäviä, koska vaste ohjauksen aikana on parempi kuin ABS -hartsikoneilla. Topologian optimoinnin ja CFRP-materiaalien yhdistelmän odotetaan tarjoavan korkean suorituskyvyn rakenteellisia osia, jotka ovat sekä kevyitä että jäykkiä. Tämä tutkimus vahvisti, että kolmiulotteinen CFRP-rakenne voidaan muodostaa käyttämällä TFP-aihiota monisiipirungossa. Tulevaisuudessa voidaan kerätä tietoa esimuottien suunnittelusta ja hiilikuitukomposiittimuovausmenetelmistä, ja sitä voidaan odottaa käyttävän laajalti erilaisissa ilmailu- ja avaruusalan tuotteissa.
