Analýza kompozitního sendvičového panelu za podmínek simulujících umístění na raketovém nosiči
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
C
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato práce se zabývá kompozitními sendvičovými panely, které v současnosti nacházejí uplatnění jako nosné konstrukce satelitů. Tento typ panelu obsahuje jádro z hliníkové voštiny a dva tenké laminátové potahy, vyztužené uhlíkovými vlákny. Laminátové potahy sendvičových panelů nabízí alternativu ke konvenčním hliníkovým potahům, která je výhodná především z důvodu snížení hmotnosti a zvýšení ohybové tuhosti panelů. V práci je provedena parametrická studie mechanických vlastností pro několik variant potahu sendvičových panelů. Jedná se o laminátové potahy, lišící se orientací vláken v jednotlivých vrstvách, a také o potah z hliníkové slitiny. Studie je rozdělena do dvou částí. V první části je zkoumána deformačně-napěťová odezva sendvičového panelu, který je na okrajích prostě podepřený a tlakově zatížený. Výpočet odezvy je proveden pomocí MKP a verifikován metodou součtu nekonečné řady. V druhé části je zkoumána deformačně-napěťová odezva spoje, (uzlu) dvou sendvičových panelů, který je namáhán náhodnými vibracemi, mající za cíl simulovat mechanické prostředí raketového nosiče při vzletu nosné rakety. Odezva je vypočítána pomocí MKP a verifikována experimentem na vibrační stolici pro zvolenou variantu laminátového potahu sendvičových panelů. Výsledky práce lze využít pro návrh stínící přepážky rentgenového zobrazovacího přístroje (SXI), který je součástí vybavení vesmírné družice projektu SMILE.
This work deals with composite sandwich panels, which are currently used as supporting structures for satellites. This type of panel contains an aluminum honeycomb core and two thin laminate coatings, reinforced with carbon fibers. Laminate sandwich panel coatings offer an alternative to conventional aluminum coatings, which is advantageous mainly due to the reduction of weight and increase of the flexural stiffness of the panels. The work is a parametric study of mechanical properties for several variants of the coating of sandwich panels. These are laminate coatings, differing in the orientation of the fibers in the individual layers, as well as an aluminum alloy coating. The study is divided into two parts. The first part examines the deformation-stress response of a sandwich panel, which is simply supported at the edges and loaded with pressure. The response calculation is performed using FEM and verified by the method of sum of an infinite series. The second part investigates the deformation-stress response of the joint, (node) of two sandwich panels, which is loaded by random vibrations, aimed at simulating the mechanical environment of the rocket carrier during the takeoff of the launch vehicle. The response is calculated using FEM and verified by an experiment on a vibrating stool for a selected variant of the laminate coating of sandwich panels. The results of the work can be used for the design of baffle of the X-ray imaging device (SXI), which is part of the equipment of the space satellite of the SMILE project.
This work deals with composite sandwich panels, which are currently used as supporting structures for satellites. This type of panel contains an aluminum honeycomb core and two thin laminate coatings, reinforced with carbon fibers. Laminate sandwich panel coatings offer an alternative to conventional aluminum coatings, which is advantageous mainly due to the reduction of weight and increase of the flexural stiffness of the panels. The work is a parametric study of mechanical properties for several variants of the coating of sandwich panels. These are laminate coatings, differing in the orientation of the fibers in the individual layers, as well as an aluminum alloy coating. The study is divided into two parts. The first part examines the deformation-stress response of a sandwich panel, which is simply supported at the edges and loaded with pressure. The response calculation is performed using FEM and verified by the method of sum of an infinite series. The second part investigates the deformation-stress response of the joint, (node) of two sandwich panels, which is loaded by random vibrations, aimed at simulating the mechanical environment of the rocket carrier during the takeoff of the launch vehicle. The response is calculated using FEM and verified by an experiment on a vibrating stool for a selected variant of the laminate coating of sandwich panels. The results of the work can be used for the design of baffle of the X-ray imaging device (SXI), which is part of the equipment of the space satellite of the SMILE project.
Description
Citation
KRÁL, M. Analýza kompozitního sendvičového panelu za podmínek simulujících umístění na raketovém nosiči [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Inženýrská mechanika a biomechanika
Comittee
prof. Ing. Jindřich Petruška, CSc. (předseda)
doc. Ing. Stanislav Věchet, Ph.D. (místopředseda)
prof. RNDr. Michal Kotoul, DrSc. (člen)
prof. Ing. Jiří Burša, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Florian, CSc. (člen)
doc. Ing. Tomáš Návrat, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2020-10-02
Defence
Student ve vymezeném čase prezentoval svoji závěrečnou práci. Poté byly předneseny posudky a zodpovězeny dotazy oponenta. Následně byly pokládány další otázky vztahující se k diplomové práci:
Jaké zatížení bylo uvažováno pro panel umístěný na raketě? Od čeho vzniká zatížení panelu ve vesmíru?
Jak velká je uvažovaná sonda? V jaké výšce nad zemí bude?
Byly splněny všechny cíle práce?
Proč byla použita sinusová funkce pro popis rozložení zatížení? Proč má průhyb stejný charakter? Pro jaký materiál je využitelná uvedená rovnice pro průhyb?
Která část panelu představuje ochranu proti radiaci?
Může vzniknout další napětí díky epoxidu, který je objemově nestálý?
Po zodpovězení všech dotazů bylo vystoupení hodnoceno jako dobré.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení