Avancerade kompositmaterial gör intåg inom många områden, särskilt flyg-, bil- och förnybar energi, eftersom de är lätta och hjälper till att spara energi. Det som fortfarande saknas är noggranna och snabba förproduktionsmetoder för att optimera hållbarheten hos så stora kompositstrukturer. Målet med det nystartade EU-finansierade projektet D-STANDART är alltså att utveckla effektiva metoder för att simulera hållbarheten hos stora sammansatta strukturer av vilken design som helst under realistiska förhållanden.
Avancerade kompositer spelar en avgörande roll i strävan att uppnå en koldioxidneutral framtid och gör strukturer som är både slitstarka och lätta och därför energieffektiva, till exempel inom flyg- och vindkraftssektorerna. Den ökade användningen av stora kompositstrukturer väcker farhågor om deras motståndskraft mot skador och hållbarhet, som för närvarande vanligtvis utvärderas med oprecisa och tidskrävande tekniker. Strukturer i dessa skalor upplever extrema belastningar och påfrestningar, särskilt när de är optimerade för att använda så lite material som möjligt. Därför är noggrann och pålitlig utmattningsbedömning nödvändig för den långsiktiga integriteten hos lättviktskonstruktioner som krävs för en hållbar framtid.
Målet med D-STANDART är att utveckla snabba och effektiva metoder för att simulera hållbarheten hos storskaliga kompositstrukturer med godtycklig uppläggning under realistiska förhållanden (belastning, miljö).
För närvarande hanteras bristen på adekvat förståelse av kompositutmattning vanligtvis med hjälp av konservativa designmetoder för att säkerställa att manipulationsupptäckta eller oupptäckta stötskador inte leder till spricktillväxt och -fel. Även om denna noggranna designstrategi säkerställer produktsäkerhet, tillåter den inte optimerad vikt och minskad materialanvändning.
Faktum är att det mesta av kompositutmattningsmodelleringen i design är baserad på hypotetiska förlängningar av utmattningsmodellen för kompositmetallstrukturen och kan därför inte användas effektivt eller effektivt.
För att förbättra appliceringsprestandan för kompositmaterial för att minska vikten av strukturen och förlänga livslängden, och därmed minska påverkan på miljön, löser D-STANDART detta problem ur tre perspektiv:
Genom att påskynda karakteriseringen av sammansatta utmattningsegenskaper finns det inget behov av att testa varje typ av upplägg individuellt, och slutligen genom att utveckla modelleringsmöjligheter som kopplar beteendet hos stora strukturer med komplexa geometrier och potentiella tillverkningsfel till testresultat.
För detta ändamål kommer D-STANDART att utveckla nya testmetoder med hjälp av prover för allmänna ändamål för att korrekt kvantifiera materialparametrarna som bestämmer hållbarheten hos kompositer under cyklisk belastning. Genom att använda högfrekventa testmetoder kommer testtiden att reduceras kraftigt. Sådana högfrekventa tester kommer att uppnås genom att minska temperaturberoendet och därmed ta hänsyn till den självuppvärmning som sker under sådana tester. Materialkarakterisering kommer att användas i högfientlighetsmodeller för att simulera defekttillväxt i en mängd olika uppläggningar och i olika skalor som en funktion av cyklisk belastning och hastighet.
För att tillämpa dessa modeller i en industriell designmiljö kommer D-STANDART att använda artificiell intelligens (AI) agentmodeller som använder testdata och historiska testdata från projekt för att enkelt anpassa sig till olika designparametrar och komplexa layouter, och därigenom påskynda utvecklingen och kommersialiseringsprocessen av avancerade komponenter.
Verifieringen av simulerad hållbarhetsprestanda inom flyg- och förnybar energisektorn valdes ut som två applikationsexempel för D-STANDART. Dessutom kommer cirkularitet och hållbarhet att bedömas genom dedikerad livscykelanalys, livscykelkostnadsberäkning och kostnads-nyttoanalys.
D-STANDART involverar nio partners i fyra länder: Frankrike, Tyskland, Holland och Storbritannien. Advisory board består av sex slutanvändare (Rolls Royce, Fokker Aerostructures, Leonardo. Siemens Gamesa, Embraer, Coexpair). Konsortiet kommer att stödjas genom att verifiera kraven för vatten, vägleda certifieringen av projektet och i slutändan stödja upptagandet av resultat i nära linje med European Materials Modeling Council (EMMC) och European Materials Characterization Council (EMCC). NLR kommer att koordinera projektet och ansvara för utmattningstestning, utmattningsmodellvalidering av kompositerna, och sätta upp den digitala tråden.
