Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка интегрированной системы компьютерного проектирования и инжиниринга для аддитивного производства легких и надежных композитных конструкций ключевых высокотехнологичных отраслей промышленности

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
компьютерное проектирование, моделирование, компьютерный инженерный анализ, полимерные композиционные материалы, композитные конструкции, многослойные пластины, оптимизация, аддитивные технологии, производственное оборудование, аэрокосмическая техника.

Цель проекта:
Разработка интегрированной технологии проектирования, аддитивного производства и многомасштабного моделирования, компьютерного инжиниринга и оптимизации композитных конструкций из армированных непрерывными углеродными микроволокнами полимерных материалов для создания перспективных космических аппаратов и обеспечения мирового уровня эксплуатационно-технических характеристик отечественных космических средств. 1.1 Разработка интегрированной системы компьютерного проектирования и инжиниринга, включающей в себя разработку многоуровневых конечно-элементных моделей композиционных материалов и композитных конструкций. 1.2 Создание технологического оборудования для аддитивного производства композиционных материалов и композитных конструкций на их основе.

Основные планируемые результаты проекта:
-Интегрированная система компьютерного проектирования и инжиниринга композиционных материалов и композитных конструкций (ИСКПИ)
-Многоуровневые конечно-элементные модели композиционных материалов и композитных конструкций.
-Экспериментальное технологическое оборудование для аддитивного производства композитных конструкций (макет Z-принтера, Z2-принтер)
-Изготовленные с помощью разработанного оборудования экспериментальные образцов композиционных материалов и композитных конструкций ракетно-космической техники;
-Результаты исследовательских испытаний по определению физико-механических характеристик образцов композиционных материалов и композитных конструкций и исследованию их микроструктуры;


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В рамках ПНИЭР создаётся уникальная система для проектирования на основе компьютерного инжиниринга с применением методов оптимизации и изготовления с помощью 3D печати композитных конструкций ракетно-космической техники

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемая в ходе ПНИЭР интегрированная система компьютерного проектирования и инжиниринга для аддитивного производства легких и надежных композитных конструкций, разработанные методы, алгоритмы и расчетные методики будет впоследствии применены к решению актуальных научно-технических задач в различных отраслях промышленности и проектированию оптимальных композитных конструкций
Разрабатываемая ИСКПИ окажет мультипликативное влияние на развитие высокотехнологичных отраслей промышленности за счет избавления от промежуточных звеньев традиционного производства.

Текущие результаты проекта:
Разработан макет Z2-принтера аддитивного производства образцов композиционных материалов. С помощью разработанного оборудования изготовлены образцы композиционного материала из полиэфирэфиркетона различной микростурктуры с применением армирования непрерывными и дискретными углеродными волокнами.
Проведены исследовательские испытания изготовленных образцов по определению плотности, влагопоглощения, химической стойкости, тепловых и механических характеристик, исследования методами рентгеновской томографии и лазерной допплеровской виброметрии. На основании исследования влияния дефектов в образцах на их динамические характеристики был предложен способ оценки размеров и местоположения скрытых дефектов.
Проведены многовариантные исследования возможностей передовых мировых систем оптимизации, разработаны модули многоуровневого моделирования, основанные на методах гомогенизации и гетерогенизации, разработаны многоуровневые конечно-элементные модели композиционных материалов с учетом особенностей микроструктуры и дефектов, выявленных при исследовательских испытаниях, разработаны инструкции по подготовке многоуровневых конечно-элементных моделей композиционных материалов и по оптимизации композитных конструкций.
Разработана архитектура и макет ИСКПИ.