Vật liệu composite tiên tiến đang xâm nhập vào nhiều lĩnh vực, đặc biệt là hàng không vũ trụ, ô tô và năng lượng tái tạo, vì chúng nhẹ và giúp tiết kiệm năng lượng. Điều còn thiếu là các phương pháp tiền sản xuất chính xác và nhanh chóng để tối ưu hóa độ bền của các cấu trúc composite lớn như vậy. Do đó, mục đích của dự án D-STANDART do EU tài trợ mới được triển khai là phát triển các phương pháp hiệu quả để mô phỏng độ bền của các cấu trúc hỗn hợp lớn của bất kỳ thiết kế nào trong điều kiện thực tế.
Vật liệu tổng hợp tiên tiến đóng một vai trò quan trọng trong nỗ lực đạt được một tương lai không có carbon, tạo ra các cấu trúc vừa chịu mài mòn vừa nhẹ, và do đó tiết kiệm năng lượng, chẳng hạn như trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và tua-bin gió. Việc sử dụng ngày càng nhiều các cấu trúc hỗn hợp lớn làm tăng mối lo ngại về khả năng chống hư hại và độ bền của chúng, hiện thường được đánh giá bằng các kỹ thuật không chính xác và tốn thời gian. Các cấu trúc ở quy mô này chịu tải trọng và ứng suất cực lớn, đặc biệt khi được tối ưu hóa để sử dụng ít vật liệu nhất có thể. Do đó, đánh giá mỏi chính xác và đáng tin cậy là cần thiết cho tính toàn vẹn lâu dài của các kết cấu nhẹ cần thiết cho một tương lai bền vững.
Mục tiêu của D-STANDART là phát triển các phương pháp nhanh chóng và hiệu quả để mô phỏng độ bền của các cấu trúc hỗn hợp quy mô lớn với sự bố trí tùy ý trong các điều kiện thực tế (tải trọng, môi trường).
Hiện tại, việc thiếu hiểu biết đầy đủ về mỏi composite thường được giải quyết bằng cách sử dụng các phương pháp thiết kế bảo thủ để đảm bảo rằng hư hỏng do tác động được phát hiện hoặc không được phát hiện do thao tác không dẫn đến sự phát triển và phá hủy vết nứt. Mặc dù phương pháp thiết kế cẩn thận này đảm bảo an toàn cho sản phẩm, nhưng nó không cho phép tối ưu hóa trọng lượng và giảm sử dụng vật liệu.
Trên thực tế, hầu hết mô hình mỏi tổng hợp trong thiết kế đều dựa trên các phần mở rộng giả thuyết của mô hình mỏi cấu trúc kim loại tổng hợp và do đó không thể được sử dụng một cách hiệu quả.
Để cải thiện hiệu suất ứng dụng của vật liệu composite nhằm giảm trọng lượng của cấu trúc và kéo dài tuổi thọ, do đó giảm tác động đến môi trường, D-STANDART giải quyết vấn đề này từ ba khía cạnh:
Bằng cách tăng tốc độ mô tả các đặc tính mỏi của hỗn hợp, không cần phải kiểm tra từng loại bố cục riêng lẻ và cuối cùng, bằng cách phát triển các khả năng lập mô hình liên kết hành vi của các cấu trúc lớn với hình học phức tạp và các lỗi sản xuất tiềm ẩn với kết quả kiểm tra.
Để đạt được mục tiêu này, D-STANDART sẽ phát triển các phương pháp thử nghiệm mới bằng cách sử dụng các mẫu vật có mục đích chung để định lượng chính xác các thông số vật liệu xác định độ bền của vật liệu tổng hợp dưới tải trọng tuần hoàn. Bằng cách sử dụng các phương pháp kiểm tra tần suất cao, thời gian kiểm tra sẽ giảm đi rất nhiều. Các thử nghiệm tần số cao như vậy sẽ đạt được bằng cách thu hẹp sự phụ thuộc vào nhiệt độ, do đó tính đến hiện tượng tự gia nhiệt xảy ra trong các thử nghiệm như vậy. Đặc tính vật liệu sẽ được sử dụng trong các mô hình có độ chính xác cao để mô phỏng sự phát triển của khuyết tật trong nhiều loại lớp phủ và ở các quy mô khác nhau như một hàm của tải trọng và tốc độ theo chu kỳ.
Để áp dụng các mô hình này trong môi trường thiết kế công nghiệp, D-STANDART sẽ sử dụng các mô hình tác nhân trí tuệ nhân tạo (AI) sử dụng dữ liệu thử nghiệm và dữ liệu thử nghiệm lịch sử từ các dự án để dễ dàng thích ứng với các thông số thiết kế khác nhau và bố cục phức tạp, từ đó đẩy nhanh quá trình phát triển và thương mại hóa của linh kiện cao cấp.
Việc xác minh hiệu suất độ bền mô phỏng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và năng lượng tái tạo được chọn làm hai ví dụ ứng dụng của D-STANDART. Ngoài ra, tính tuần hoàn và tính bền vững sẽ được đánh giá thông qua đánh giá vòng đời chuyên dụng, chi phí vòng đời và phân tích lợi ích chi phí.
D-STANDART liên quan đến chín đối tác ở bốn quốc gia: Pháp, Đức, Hà Lan và Vương quốc Anh. Ban cố vấn bao gồm sáu người dùng cuối (Rolls Royce, Fokker Aerostructs, Leonardo. Siemens Gamesa, Embraer, Coexpair), Tập đoàn sẽ được hỗ trợ bằng cách xác minh các yêu cầu đối với nước, hướng dẫn chứng nhận dự án và cuối cùng là hỗ trợ tiếp thu kết quả liên kết chặt chẽ với Hội đồng mô hình hóa vật liệu châu Âu (EMMC) và Hội đồng đặc tính vật liệu châu Âu (EMCC). NLR sẽ điều phối dự án và chịu trách nhiệm kiểm tra mỏi, xác nhận mô hình mỏi của vật liệu tổng hợp và thiết lập luồng kỹ thuật số.
