ساخت و تست فلنچ کامپوزیتی به روش تجربی و شبیه‌ سازی

فلنچ ها قطعاتی هستند که، امکان اتصال، تغییر راستا و دسترسی به منظور تعمیرات و بازرسی را در بین قطعات بزرگ و اصلی تجهیزات و سازه‌ها فراهم می‌کنند. در این تحقیق با توجه به اهمیت، حداکثر سبک‌سازی در کنار حفظ استحکام قطعات در سازه‌های هوایی، فلنچ و پوسته‌هایی کامپوزیتی ساخته شد که در سازه‌های هوایی نظیر راکت‌های شتاب دهنده و موشک‌های ماهواره‌بر، وظیفه‌ی اتصال قسمت‌ها و پوسته‌های بزرگ سازه را برعهده دارند. جنس فلنچ‌های مورد استفاده در این سازه‌ها، در سبک ترین حالت، آلومینیوم بوده است. در این تحقیق با هدف سبک سازی هرچه بیشتر، با روش رشته پیچی، تعداد 4 عدد فلنچ و 4 عدد پوسته کامپوزیتی در 2 مجموعه ساخته شد، که هر مجموعه شامل 2 فلنچ و2 پوسته می‌باشد. پس از اتصال فلنچ‌ها و پوسته‌‌ها به همدیگر، بر روی آنها تست‌های تجربی مودال و کشش انجام شده است. همچنین شبیه‌سازی عددی تست‌ مودال و کشش، با نرم‌افزار انسیس، انجام پذیرفت. ارزیابی نتایج حاصل از تست‌ها و تحلیل عددی بر روی قطعات ساخته شده، مبیّن فرکانس ویژه بالای کامپوزیت نسبت به وزن، در مقایسه با نوع فولادی و آلومینیومی (در فرکانسهای پایین) می‌باشد. همچنین عامل تورق در تیغه‌ی فلنچ کامپوزیتی، بیشتر از شکست ماتریس و الیاف، در افزایش طول سازه بر اثر نیروی کشش تاثیر داشته است.

fabrication and testing of composite flange using experimental and numerical methods

flanges are parts that provide the possibility of connection, change of direction, access for repairs and inspection between large and main parts of equipment and structures. in this research, due to the importance of maximum lightening while maintaining the strength of parts in aerospace structures, composite flanges and shells were made, which are used in aeronautical structures such as bossting rockets and satellite carriers. they are responsible for connecting the parts and large shells of the structure. the material of the flanges used in these structures is aluminum in the lightest state, and in this research, with the aim of lightening as much as possible, 4 flanges and 4 shells were made in 2 sets, each set includes 2 flanges and 2 shells. after connecting the flanges and shells to each other, experimental modal analysis and tensile tests were performed. also numerical simulation of the modal and tensile test was performed with ansys software. the results of experimental tests and numerical analysis on the manufactured parts show that the specific frequency of the composite flange is higher than that of the steel and aluminum flange (in low frequency range). also, the delamination factor in the composite flange blade has more effect on increasing the length of the structure due to the tensile force, rather than the failure of the matrix and fibers.