SD2413 Fiberkompositer- analys och design 6,0 hp

Fibre Composites - Analysis and Design

OBS!

Informationen nedan baseras på en kursplan som ännu inte har börjat gälla.

Kursen avser ge grundläggande teoretiska och praktiska kunskaper om polymera fiberkompositer. Huvuddelen av kursen ägnas åt teoretiska grunder som sedan tillämpas på dator-, hem- och designuppgifter.
  • Utbildningsnivå

    Avancerad nivå
  • Huvudområde

  • Betygsskala

    A, B, C, D, E, FX, F

Kurstillfällen/kursomgångar

VT19 för programstuderande

VT20 för programstuderande

Lärandemål

Efter slutförd kurs ska studenten kunna

  • Förklara anisotropa materials mekaniska egenskaper och hur de skiljer sig från konventionella konstruktionsmaterial
  • Tillämpa klassisk laminatteori för att analysera kompositers styvhet och hållfasthet
  • Dimensionera ett kompositlaminat för önskade mekaniska egenskaper
  • Formulera och lösa ett kompositdesignproblem och kommunicera och försvara resultaten muntligt.

För högre betyg krävs dessutom

  • Analysera kompositplattor utsatta för olika belastningar
  • Vara betrodd med mer avancerade metoder för analys och design av kompositmaterial inkluderande brottkriterier och dess implementering, effekt av hål och notchar, utmattning, modeller för prediktering av tryckhållfasthet, samt kunna beskriva problem och metoder vid analys av kompositmaterial med FEM.

Kursens huvudsakliga innehåll

Den här kursen behandlar teorin kring, analys och design av fiberkompositmaterial. Kompositmaterial, t.ex. kolfiberkomposit, are mycket högpresterande material för strukturer som medger stora vikbesparingar och därmed minskad energiåtgång och lägre emissioner speciellt för fordon såsom bilar, lastbilar, flygplan, fartyg och tåg. Ett kompositmaterial är uppbyggt av två eller fler ingående material; typiskt en fiberfas och en matrisfas. Arkitekturen tillåter att man kan skräddarsy egenskaperna genom att orientera fibrerna i de riktningar där de gör mest nytta. Detta skapar ett anisotropt material som kräver speciella metoder vid analysi och design.

I den här kursen utvecklar vi teorin för kompositlaminat för att kunna förutsäga dess styvhet och hållfasthet. Teorin appliceras i en MatLab-kod för analys av generella typer av laminat. Vi vidareutvecklar sen detta till plattor gjorde av kompositlaminat. Sen studeras andra speciella egenskaper för kompositmaterial samt hur man kan använda FEM för design av strukturer gjorda i kompositer. Vid slutet av kursen ska ett designproblem lösas med avsikten att ge mer ingenjörsmässiga kunskaper. Den industriella relevansen av kursinnehållet ges av gästföreläsare från industrin.

Kursupplägg

Den här kursen har ett klassiskt (eller gammeldags) upplägg. Föreläsningarna ges mestadel på tavla via en kombination av teoribildning och problemlösning. Teoribildningen följer en tydlig röd tråd under första halvan av kursen. Första delen av hemuppgiften bygger helt och hållet på den utvecklade teorin via att teorin programmeras i MalLab. Den pedagogiska idéen är alltså att programmeringsuppgiften ska vara ett ytterligare sätt att lära sig teorin. Koden som utvecklas ger också studenten ett mycket verktyg för att lösa problem.

Den andra delen av kursen är mer av en översikt av viktiga begrepp och teorier kring kompositmaterial. Teorin ges fortfarande i föreläsningsform men det är mindre problemlösning. Träning i systes och design ges av den andra delen av hemuppgiften.

Behörighet

Slutfört examensarbete på grundnivå.

Rekommenderade förkunskaper

SD2411 Lättkonstruktioner och FEM, och SD2414 Fiberkompositer - Material och tillverkning rekommenderas starkt. Grundläggande kunskaper i MATLAB är önskvärt.

Litteratur

Zenkert D. and Battley M., Foundations of Fibre Composites, FLYG, paper 96-10, 1996.

Examination

  • TEN1 - Tentamen, 3,0, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F
  • ÖVN1 - Hemuppgift, 3,0, betygsskala: P, F

Krav för slutbetyg

Hemuppgift - godkänd rapport (ÖVN1; 3 HP)
Skriftlig tentamen (TEN1; 3 HP).

Ges av

SCI/Farkost och flyg

Examinator

Dan Zenkert <danz@kth.se>

Påbyggnad

SD2415 Processmodellering för komposittillverkning 6,0 hp
SD2416 Structural Optimisation and Sandwich Design 6,0 hp

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med HT2019.
Examinationsinformation gäller från och med HT2007.