Projecte llegit
Títol: Manufacturing, microstructure and mechanical performance of plant-based natural flax FRP-wood sandwiches for green aircraft interiors
Director/a: ZOLA, ENRICA VALERIA
Departament: ENTEL
Títol: Manufacturing, microstructure and mechanical performance of plant-based natural flax FRP-wood sandwiches for green aircraft interiors
Data inici oferta: 09-10-2017 Data finalització oferta: 09-10-2017
Estudis d'assignació del projecte:
| Tipus: Individual | |
| Lloc de realització: ERASMUS | |
| Paraules clau: | |
| Environmentally-friendly aircraft, natural materials, flax fibre, balsa wood, sandwich panels | |
| Descripció del contingut i pla d'activitats: | |
| Aquest treball és un estudi del comportament mecànic de panells composts destructura en sandvitx amb nucli de fusta de balsa i revestiment amb làmines de polímer reforçat amb fibra de lli (FFRP), com a potencial alternativa ecològica als materials sintètics utilitzats actualment en els interiors dels avions, que comporten una gran petjada de carboni i despesa energètica en la producció i són difícils de reciclar (p.ex. compòsits de fibra de carboni o vidre, aramida o alguns aliatges metàl·lics).
La primera part del treball consisteix en un estudi teòric de compòsits, els materials típics dels interiors dels avions, fibres vegetals i laplicació de materials naturals en components de les aeronaus. La recerca revela que, efectivament, els materials naturals tenen potencial per ser usats en parts de la cabina dels avions. La fibra del lli és una de les que presenta una força i mòdul elàstic majors, és lleugera, barata i té propietats mecàniques específiques comparables a les de la fibra de vidre. Daltra banda, la fusta de balsa és un bon candidat per al nucli del panell sandvitx per la seva rigidesa i baixa densitat. La segona part consisteix en la fabricació i avaluació experimental dels panells de FFRP i nucli de balsa. Shi contemplen diverses configuracions geomètriques basades en 3 gruixos diferents del nucli de balsa i 1 o 2 làmines de FFRP, incloent laddició de dos retardants de foc (polifosfat damoni i hidròxid dalumini) en diverses concentracions. Per a lanàlisi mecànic, 4 tests principals es duen a terme: absorció denergia, compressió axial, flexió en el pla i flexió fora del pla. Els resultats mostren que el nombre de làmines de FFRP i el gruix del nucli de balsa tenen una influència significativa en el comportament mecànic, en funció del test i els diversos paràmetres. El retardant de foc comporta una variabilitat de resultats en les corbes de força-desplaçament i en les propietats mecàniques, sovint reduint-les. La interfície entre el nucli i els revestiments del panell es mostra sòlida i presenta una molt bona compatibilitat entre materials. |
|
| Overview (resum en anglès): | |
| This Bachelor thesis is a study of the mechanical performance of flax fibre reinforced polymer (FFRP) balsa wood sandwich panels as a potential environmentally friendly alternative to the current synthetic materials for aircraft interior components that have a high embodied energy and carbon footprint (eg. carbon or glass fibre reinforced polymers, aramid fibre or some metal alloys).
The first part of the thesis consists of a literature review about composites and typical aircraft interior synthetic materials, plant-based natural fibres and their performance, as well as an insight on the application of natural materials for aircraft components. The research reveals that natural materials indeed have the potential to be used in cabin interiors. Flax has one of the highest strength and elastic modulus of all vegetal fibres, it is light and cheap and has specific mechanical properties comparable to those of glass fibre. On the other side, balsa wood is a good core candidate due to its stiffness and great lightweight. The second part consists in the manufacturing and testing of the FFRP - balsa wood sandwich panels. For this, different panel configurations have been considered based on three different core thicknesses and one and two layer FFRP facings, including the addition of two fire retardants (APP and Al(OH)3 ) in different concentrations. For the mechanical analysis, four main tests have been performed: energy absorption, axial compression, out-of-plane bending and in-plane bending. The results showed that the core thickness and number of FFRP layers have a significant influence on the mechanical performance, which varies depending on the tests and parameters. The fire retardants also show disparate effects on the load-displacement curves and mechanical properties, typically reducing them. The interface of the core and skins appeared to be very consistent, showing a good compatibility between flax and balsa wood. |
|