Kompozitní materiály při stavbě

Modelářské vybavení, nástroje, pomůcky, připravky, stavební postupy, technologie a použité materiály

Moderátoři: Jiří Doležel, Pavel Stráník

Odpovědět
akademikrichard
Reakce: 0
Příspěvky: 253
Registrován: 12 úno 2010 20:54
Bydliště: Ústí nad Orlicí

Kompozitní materiály při stavbě

Příspěvek od akademikrichard » 22 črc 2016 22:36

abych neplevelil vlákno s nádherným modelem p.Alferyho tak svoje plky přesouvám sem.

předchozí příspěvky

1) Když vidím využití uhlíku v konstrukci křídla, nezkoušel nebo nepřemýšlel někdo nad příhradovou konstrukcí trupu z uhlíku u letadel typu piper l-4 apod? Problém budou asi spoje...

2) Akademik-bude to těžké (ve smyslu hmotnosti).
Spíš by se taková konstrukce uplatnila u větších modelů a z tenkostěnných trubiček, ale stejně to bude těžké a značně drahé. Uhlíkové kompozity mají sice spoustu skvělých vlastností, ale musí se správně využít.

Když dělám VOP na modely F-1G, je docela znát hmotnostní rozdíl mezi pásky 0,8x0,2 a pásky 0,8x0,11. Přičemž ty druhé naprosto s rezervou stačí na požadované zpevnění konstrukce. Šikovní si seženou pásky 0,8x 0,08 :) Já pásky ještě přebrušuji, ale spíš kvůli lepší přilnavosti lepidla, je to značný opruz...

3) Akademikrichard » 21 črc 2016 16:27
S tím že to bude dražší souhlasím, nicméně uhlíkový kompozit má samozřejmě vyšší měrnou hmotnost než balsa, ale taky má řádově větší modul pružnosti a mnohem větší specifickou pevnost než balsa => použití menších průřezů (minimální průměr tyčky na trhu 0,6mm). Osobně vidím největší problém ve spojích. Jak udělat spoj v takové příhradovině, aby byl efektivně využitý potenciál materiálu. Jinak řečeno, aby konstrukce nepraskla ve styčníku při nižším zatížení než při kterém může nastat nějaký mezní stav v prutu. Jinak se omlouvám za OT a plevelení vlákna O:-) .

4)Bereš to moc vědecky :D Řešit prasknutí ve styčníku je sice fajn, ale - jak chceš vyřešit třeba prohnutí podélníků? Budou mít tendenci se vracet zpět do rovného stavu. Zajímavé by bylo vylaminovat si ve formě natvarovanou příhradovinu, ale k čemu? Bude to těžké. I z těch 0,6 tyček, které se beztak jen tváří jako uhlíkové to bude mnohem těžší, než z tvrdé balsy 1x1. A pevnost se nijak zázračně nezvýší.

Příhradovina podle mě není dobré využití uhlíku.

Typicky špatné použití uhlíku je nahrazení spojky křídel u větroňů z duralové trubky trubkou uhlíkovou o stejném průměru. Nebo nosník z pásnic dejme tomu 0,5x3 naplocho, a mezi tím stojina z balsy 1mm.

U minimaket je podle mě velmi dobré využití uhlíkových tyček jako podvozkové nohy, vzpěry, ať už samostatně nebo dotvarované balsou, pak různé výztuže oblouků, sendvič balsa-uhlík-balsa, vyztužení nosníků, odtokovky...

Prostě uhlík není ani ocelový drát, ani dřevo, a je třeba s ním podle toho nakládat.

Pokud by poslední čtyři příspěvky přesunul admin do sekce dílna, téma Uhlík a jiné kompozity při stavbě minimaket, bylo by to možná fajn. ;)
0

akademikrichard
Reakce: 0
Příspěvky: 253
Registrován: 12 úno 2010 20:54
Bydliště: Ústí nad Orlicí

Re: Kompozitní materiály při stavbě

Příspěvek od akademikrichard » 23 črc 2016 00:40

1) Nevím co je na mém předchozím příspěvku vědeckýho :roll:

2) Tendenci vracet se zpět do stavu před deformací mají i balsové podélníky. To, jak je ta tendence velká je spjato s "vědeckou veličinou" modul pružnosti a s průřezovou charakteristikou podélníku, součin těchto dvou vědeckých veličin dává vědeckou veličinu třetí, která se nazývá tuhost (charakterizující odpor proti deformaci) a její převrácená hodnota je poddajnost. Takže ano, pokud má balsa modul pružnosti v řádu jednotek GPa ( viz. např. http://www.wood-database.com/lumber-ide ... ods/balsa/ nebo https://www.matbase.com/material-catego ... properties ) a jednosměrný uhlíkový kompozit má modul pružnosti ve směru vláken v řádu desítek GPa ( http://www.performance-composites.com/c ... ties_2.asp) tak u uhlíku bude tato "tendence" při stejném průřezu podélníku znatelně vyšší. Pokud si přečteš ( když už si začal s tím tykáním, tak já s tím problém nemám :-) ) můj první příspěvek, tak tam je zmíněn jmenovitě piper L-4 https://www.the-blueprints.com/blueprin ... hopper.png moc oblých partií na prutovině není- proč taky.. prohnutá trubka má menší únosnost v tahu i tlaku než rovná. Je lepší podelník či pásnici "zalomit" a do místa lomu umístit "rozpěrku". Co se týče zalomení uhlíkové tyčky tak jsem někde(myslím www.mojehobby.cz) četl něco o technologii vypálení matrice v místě zlomu s následným znovuprosycením vláken. U balsových podélníčků se používá obdobná technologie nalomení a zalepení. Jestli prodejce prodává místo uhlíku čedič, nebo obarvený sklo neřeším, to není moje starost, já se bavím o uhlíku. A vylaminovat ve formě? Jako z rovingů nebo jak to myslíš? K tomu jen poznámka že bude problém se dostat na žádoucí objemový poměr vláken v kompozitu což je další "vědecká veličina", která má značný vliv na výsledné mechanické vlastnosti kompozitu.

3)Pevnost se nijak zázračně nezvýší to je co?? Mám to chápat tak, že podle tebe mi ideální ( zanedbáme li to že balsa je dřevo a tudíž heterogenní materiál) lišta o průřezu 1x1 mm přenese řádově stejný zatížení jako uhlíková tyčka o průměru 0,6mm? (která je vyrobená pultruzí případně obdobnou technologií)? Když se podívám na mez pevnosti balsy ( řádově desítky MPa) a na mez pevnosti Uhlíku (řádově stovky MPa) tak mi to ani moc nepřijde. To že to bude těžší to asi bude otázka zní o kolik. Polystyrénové modely jsou také většinou těžší a přece se staví.

4) pokud si přečteš znova moje příspěvky tak nikde netvrdím že příhradovina je nebo není dobré využití uhlíku ;) první můj dotaz zněl jestli nad tím někdo nepřemýšlel a druhý příspěvek byl konstatování faktů ;) když budu mít špatně slepenou (budu až moc šetřit lepidlem nebo budu mít špatný lepidlo) příhradovinu z balsy tak mě to taky rupne ve styčníku ;-) v konstrukci letadla má být vše "vyvážené" v nejideálnějším případě by mělo "odejít všechno naráz".

5) Spojka křídel z trubky sama o sobě není příliš efektivní, to že se to tak dělá je věc druhá. Dříve se i používaly jazyky a dráty umístěné +- v neutrální ose ohybu křídla -neefektivní. Dále se dnes na modelech větších kategorií používají "bedničkové" konstrukce vyfrézované z topolovky.Z hlediska zatížení a efektivnosti konstrukce to také není úplně šťastné řešení.
0

akademikrichard
Reakce: 0
Příspěvky: 253
Registrován: 12 úno 2010 20:54
Bydliště: Ústí nad Orlicí

Re: Kompozitní materiály při stavbě

Příspěvek od akademikrichard » 23 črc 2016 00:42

0

shark
Reakce: 4
Příspěvky: 708
Registrován: 20 úno 2010 20:39
Bydliště: Odolená Voda

Re: Kompozitní materiály při stavbě

Příspěvek od shark » 23 črc 2016 17:41

Akademiku, začnu odzadu :)

Duralový jazyk se jako spojka používal kvůli tomu, aby se křídla při nárazu na překážku sesmekla(hrozné slovo :D ) Že je to k prdu, na to se přišlo celkem brzy, jenže kvalitní ocel na dnes běžně používané spojky nebyla, navíc se křídla lámala přesně tam, kde končil drát, než se zase přišlo na to, jak v tomto místě křídlo dimenzovat a na kuželové obroušení konců spojky, což mělo podobný efekt jako zužování jazyku.
Při dnešní tahu ve šňůře kolem 150N při vystřelení by jazyk nepřežil...

K tomu vědeckému přístupu... Ty tady počítáš s moduly pružnosti a podobně, já mám něco z kompozitů postaveno, takže k tomu mám takový selský přístup. Neber to z mé strany nijak konfrontačně, oba přístupy se mohou velmi dobře doplňovat.

Pokud jde o Pipera řekněme 800mm rozpětí, tak dejme tomu příhradovina z trubiček 2mm o síle stěny 0,1mm. Z jednosměrky budou mít tendenci praskat po délce, z punčochy budou těžší. Jakákoli oprava velmi problematická.

Piper jako oříšek z 0,6mm uhlíku je podle mě nesmysl. Hoď na váhu potřebné tyčky z uhlíku a z balsy a porovnej. Pak příhradoviny postav a třeba mě přesvědčíš. V tomto případě jsou největší síly působící na kostru ty od našich rukou, takže použití kosmického materiálu moc význam nemá. Problematiku lepení uhlíkové kulatiny 0,6mm pomíjím...

No a ještě nosníky. Model dejme tomu 1200 rozpětí, touštka profilu 5mm. Uvažujme, že nosník nebude zužovaný, takže třeba 3mm na šířku. Pokud ho uděláš z celý z uhlíku, bude mít sice nějaký ten GPa vyšší, ale bude velmi těžký. Pokud použiješ výplň z balsy, nebo z nějakého rohacellu či podobného materiálu a pásnice 3x0,4, celé to pro zpevnění omotáš kevlarovou nití nebo přetáhneš uhlíkovou punčochou, dostaneš nosník podstatně lehčí, s naprosto dostatečnou pevností. (ono je to ještě trochu složitější, ale beru to jednoduše, selsky :D )

To je podstata využití kompozitů. Takže pokud příhradovina, tak z balsy, vyztužená uhlíkovým rovingem nebo pásnicemi, případně boronem, jak mi napovídá Hugo :lol:
0

akademikrichard
Reakce: 0
Příspěvky: 253
Registrován: 12 úno 2010 20:54
Bydliště: Ústí nad Orlicí

Re: Kompozitní materiály při stavbě

Příspěvek od akademikrichard » 23 črc 2016 18:57

Já nemám potřebu nikoho přesvědčovat ;-) ještě jednou, ptal jsem se jestli nad tím někdo nepřemýšlel, ptal jsem se na to protože podíl uhlíkových částí např. u modelů p. Alferyho roste a někteří místní borci snižují průřezy a staví z tvrdé balzy, kterou následně i napouštějí prstolepem ;-) to proč se používal jazyk vím, jen upozorňuju na to že z pevnostně hmotnostního hlediska to je neefektivní ;-) Nosníky sem v žádným ze svých příspěvků neřešil ;-) ty máš postavený modely já mám něco odlaminováno a okoukáno z UL a kluzáků takže ano koukám na to jinak :-).
0

shark
Reakce: 4
Příspěvky: 708
Registrován: 20 úno 2010 20:39
Bydliště: Odolená Voda

Re: Kompozitní materiály při stavbě

Příspěvek od shark » 23 črc 2016 19:36

Nosníky jsem dával jako příklad správného využití kompozitů. A podobně by se dalo efektivně vyřešit i vyztužení příhradoviny.

Občas sleduji dění v oblasti obřích maket, a tam se kupodivu také nepoužívají kompozity na příhradoviny a pod. Většinou je to balsa s místním vyztužením rovingem.

Nebo u modelů F-1ABCDEGH žebra z balsy vyztužená uhlíkem. Uhlíkové pásky stačí o velmi malé tloušťce, na vyztužení samotného žebra a spojení uhlíkové odtokovky s žebrem. Nic lepšího, lehčího a pevnějšího zatím vymyšleno nebylo.

Kuželový nosník ocasních ploch z uhlíku zase musíš ve spoji s duralovými díly vyztužit kevlarovou nití, jinak to přesně v těchto místech bude praskat.

Ona ta myšlenka na celouhlíkovou kostru je zajímavá, ale osobně jsem velmi skeptický. Nevidím žádnou zásadní výhodu.
0

akademikrichard
Reakce: 0
Příspěvky: 253
Registrován: 12 úno 2010 20:54
Bydliště: Ústí nad Orlicí

Re: Kompozitní materiály při stavbě

Příspěvek od akademikrichard » 24 črc 2016 21:14

Osobně bych na příhradovinu obřích maket kompozity vůbec necpal ani způsobem výše popsaným ani žádným jiným. Smrk, Borovice a nebo trubky viz např. http://www.paoloseverin.it/download/fil ... ch_Eng.pdf http://www.paoloseverin.it/Piper/files/ ... -full.html http://www.paoloseverin.it/download/fil ... selage.pdf
0

akademikrichard
Reakce: 0
Příspěvky: 253
Registrován: 12 úno 2010 20:54
Bydliště: Ústí nad Orlicí

Re: Kompozitní materiály při stavbě

Příspěvek od akademikrichard » 24 črc 2016 21:30

spoje případně zavedení osamělých sil do kompozitní konstrukce je obecně problém. U velkých letadel se to řeší přes různé vložky a výplně. Na kombinaci uhlík-dural na přímo pozor http://www.compositesworld.com/blog/pos ... tive-parts
0

Odpovědět