Materiais compostos avançados estão fazendo incursões em muitos campos, especialmente aeroespacial, automotivo e energia renovável, pois são leves e ajudam a economizar energia. O que ainda falta são métodos de pré-produção precisos e rápidos para otimizar a durabilidade dessas grandes estruturas compostas. Assim, o objetivo do recém-lançado projeto financiado pela UE D-STANDART é desenvolver métodos eficazes para simular a durabilidade de grandes estruturas compostas de qualquer projeto sob condições realistas.
Os compósitos avançados desempenham um papel vital nos esforços para alcançar um futuro neutro em carbono, criando estruturas resistentes ao desgaste e leves e, portanto, com eficiência energética, por exemplo, nos setores aeroespacial e de turbinas eólicas. O aumento do uso de grandes estruturas compostas levanta preocupações sobre sua resistência a danos e durabilidade, que atualmente são tipicamente avaliadas usando técnicas imprecisas e demoradas. As estruturas nessas escalas sofrem cargas e tensões extremas, especialmente quando otimizadas para usar o mínimo de material possível. Portanto, uma avaliação de fadiga precisa e confiável é necessária para a integridade a longo prazo de estruturas leves necessárias para um futuro sustentável.
O objetivo do D-STANDART é desenvolver métodos rápidos e eficazes para simular a durabilidade de estruturas compostas em larga escala com lay-up arbitrário sob condições realistas (carga, ambiente).
Atualmente, a falta de compreensão adequada da fadiga composta geralmente é tratada usando abordagens de projeto conservadoras para garantir que danos de impacto detectados ou não detectados por manipulação não levem ao crescimento de trincas e falhas. Embora essa abordagem cuidadosa do projeto garanta a segurança do produto, ela não permite um peso otimizado e um uso reduzido de material.
Na verdade, a maior parte da modelagem de fadiga composta em projeto é baseada em extensões hipotéticas do modelo de fadiga de estrutura metálica composta e, portanto, não pode ser usada de forma eficiente ou eficaz.
Com o objetivo de melhorar o desempenho de aplicação de materiais compósitos de forma a reduzir o peso da estrutura e prolongar a vida útil, reduzindo assim o impacto no meio ambiente, a D-STANDART resolve este problema a partir de três perspetivas:
Ao acelerar a caracterização das propriedades de fadiga compostas, não há necessidade de testar cada tipo de layup individualmente e, finalmente, desenvolver recursos de modelagem que vinculam o comportamento de grandes estruturas com geometrias complexas e possíveis defeitos de fabricação para testar resultados.
Para este fim, a D-STANDART desenvolverá novos métodos de teste usando amostras de uso geral para quantificar corretamente os parâmetros do material que determinam a durabilidade dos compósitos sob carga cíclica. Ao usar métodos de teste de alta frequência, o tempo de teste será bastante reduzido. Esses testes de alta frequência serão alcançados estreitando a dependência da temperatura, contabilizando assim o autoaquecimento que ocorre durante esses testes. A caracterização do material será usada em modelos de alta fidelidade para simular o crescimento do defeito em uma variedade de paradas e em diferentes escalas em função do carregamento cíclico e da taxa.
Para aplicar esses modelos em um ambiente de design industrial, a D-STANDART usará modelos de agente de inteligência artificial (IA) usando dados de teste e dados de teste históricos de projetos para se adaptar facilmente a diferentes parâmetros de design e layouts complexos, acelerando assim o processo de desenvolvimento e comercialização de componentes avançados.
A verificação do desempenho de durabilidade simulada nos setores aeroespacial e de energia renovável foi selecionada como dois exemplos de aplicação do D-STANDART. Além disso, a circularidade e a sustentabilidade serão avaliadas por meio de avaliação dedicada do ciclo de vida, custo do ciclo de vida e análise de custo-benefício.
A D-STANDART envolve nove parceiros em quatro países: França, Alemanha, Holanda e Reino Unido. O conselho consultivo é composto por seis usuários finais (Rolls Royce, Fokker Aerostructures, Leonardo. Siemens Gamesa, Embraer, Coexpair). em estreito alinhamento com o Conselho Europeu de Modelagem de Materiais (EMMC) e o Conselho Europeu de Caracterização de Materiais (EMCC). A NLR coordenará o projeto e será responsável pelos testes de fadiga, validação do modelo de fadiga dos compósitos e configuração do thread digital.
