Simulación numérica del ensayo de flexión en 7 puntos de un panel rigidizado

Abstract

El trabajo que aquí se desarrolla consiste en la modelización y simulación numéricas de un ensayo de flexión en 7 puntos sobre un panel rigidizado. Se toma como modelo el ensayo real que se desarrolla de forma paralela a este trabajo por el Grupo de Elasticidad y Resistencia de Materiales de la Universidad de Sevilla, y se pretende ajustarse lo máximo a este. Este ensayo de flexión en 7 puntos se realiza sobre un panel para simular la deformada típica que se tiene en un panel que presenta inestabilidad a pandeo al estar sometido a cargas de compresión. La idea principal es que estas cargas son las que soportan los paneles que se ubican en el fuselaje de una aeronave, y que estos paneles deben ser probados para validar la nueva tecnología por la que están fabricados; la tecnología LRI. En primer lugar, se hace una pequeña contextualización de las tecnologías que intervienen en el proyecto: los materiales compuestos CFRP (Composite Fiber Reinforced Polymers), la tecnología de infusión por resina líquida LRI, el ensayo de flexión en 7 puntos y el software de elementos finitos ANSYS. A continuación, se desarrolla el grueso del proyecto. Se lleva a cabo una modelización tanto del panel rigidizado como del utillaje necesario para la realización del ensayo en el software de elementos finitos y se procede a su simulación. Se trata de ajustar este modelo lo máximo a la realidad, valorando distintas opciones a la hora de modelar, y justificando las decisiones tomadas. Después, se extraen los resultados que se consideran interesantes e ilustrativos. Por ejemplo, se estudian los desplazamientos que presenta el panel en su configuración deformada. De igual modo, se lleva a cabo un análisis paramétrico donde modificando la configuración del ensayo, se estudia la variación de determinadas variables. También se estudia la evolución de las deformaciones en un punto del panel a medida que el software ANSYS aplica los pasos de carga necesarios para obtener una solución.

The project carried out here consists of the numerical modeling and simulation of a 7-point bending test on a stiffened panel. The real test that is developed by the “Grupo de Elasticidad y Resistencia de Materiales” from Universidad de Sevilla in parallel to this work is used as a model, and the modelization will tend to adjust to this as much as possible. This 7-point bending test is performed on a panel to simulate the typical deformation of a panel that suffers buckling instability when subjected to compression loads. The main idea is that these loads are the ones which panels located in the fuselage of an aircraft suffer, and that these panels must be tested to validate the new technology by which they are manufactured; LRI technology. At first, a brief contextualization of the technologies involved in the project is made: CFRP (Composite Fiber Reinforced Polymers) composite materials, LRI liquid resin infusion technology, the 7-point bending test and the finite elements software ANSYS. Next, the core of the project is developed. A modeling of both the stiffened panel and the tooling necessary to carry out the test is carried out through the finite element software and its simulation is carried out. The intention is to adjust this model as much as possible to reality, evaluating different options when modeling, and justifying the decisions made. Then, the results that are considered interesting and illustrative are extracted. For example, the displacements that the panel presents in its deformed configuration are studied. In the same way, a parametric analysis of some magnitudes variations is carried out by modifying the test configuration. The evolution of the deformations at one point in the panel with the necessary load steps applied by the software is also studied.