Projekt realizowany w ramach 7. Programu Ramowego UE, Aeronautyka i Transport Lotniczy, FP7-AAT-2007-RTD-1.
Projekt MAAXIMUS rozpoczął się w 2008 r., a jego zakończenie przewidziane jest na rok 2013. Projekt jest koordynowany przez firmę AIRBUS FRANCE SAS. Jest wspólnym przedsięwzięciem 58 partnerów (producentów samolotów, specjalistów od zachowania się materiałów, ekspertów w zakresie mechaniki komputerowej oraz centrów testowania z sektora przemysłowego i szkół wyższych) z 18 krajów, mającym na celu wzmocnienie konkurencyjności i dalszy rozwój europejskiego przemysłu lotniczego, zgodnie z celami wytyczonymi w paragrafie AAT.2007.4.4.1 Programu Prac 7 Programu Ramowego UE. Budżet całego projektu przekracza 67 milionów EUR. W ramach projektu wykonana zostanie część kadłuba samolotu łącznie z opracowaniem projektu. Główne cele projektu to:
- Skrócenie o 50% czasu montażu dużych elementów kompozytowych poprzez zwiększenie stopnia integracji procesu projektowania. Zademonstrowanie osiągnięcia celu poprzez zmontowanie dwóch kompozytowych kadłubów, z których każda zmontowana zostanie za pierwszym podejściem;
- Zmniejszenie ciężaru konstrukcji o 10% i powtarzalnych kosztów produkcji o 5% w porównaniu z wynikami osiągniętymi w projekcie ALCAS;
- Zmniejszenie o 20% czasu projektowania i wdrożenia samolotu oraz zmniejszenie o 10% kosztów poprzez zwiększenie: stopnia integracji działań i większą powtarzalność (wykorzystanie nieliniowej analizy elementów skończonych w pętlach optymizacji), powszechności (tysiące zmiennych projektowych w odróżnieniu od setek stosowanych dziś) oraz zaufania do wirtualnej oceny zachowania się konstrukcji podczas procesu optymizacji;
- Dalsze zmniejszenie o 5% kosztów opracowania kadłuba poprzez zapewnienie możliwości wiarygodnego wirtualnego testowania dużych konstrukcji kompozytowych z wykorzystaniem zaawansowanych zasad zachowania materiałów kompozytowych, znacznie bardziej zaawansowanej geometrii oraz opisu montażu. Zakłada się stworzenie numerycznego modelu całego samolotu pasażerskiego oraz jego optymalizację, a ponieważ trzeba będzie rozwiązywać zadania o rozmiarze przeszło miliarda niewiadomych, zakres projektu obejmuje także efektywne techniki obliczeń równoległych na klastrach i komputerach wielo-procesorowych.
Innowacyjne struktury kompozytowe stworzone w ramach projektu MAAXIMUS wraz z prawidłową oceną i szybszymi pracami rozwojowymi zapewnią budowę samolotów po niższych kosztach oraz skrócenie okresu wprowadzenia na rynek.
Zespół Fundacji Technology Partners pod kierownictwem doc. Krzysztofa Wiśniewskiego jest jedynym uczestnikiem z Polski w tym projekcie. Zadania przewidziane do realizacji przez stronę polską dotyczą analizy wrażliwości usztywnionych paneli na parametry konstytutywne i strukturalne. Są one przedstawione poniżej.
Analiza wrażliwości dla nieliniowej statyki powłok
Celem jest rozwinięcie metodologii oraz przygotowanie narzędzi programowych, które pozwolą na przeprowadzenie analizy wrażliwości powłok kompozytowych ze względu na parametry materiałowe i geometryczne warstw w czasie pracy konstrukcji. Zadanie to zawiera następujące zadania składowe:
- Rozwinięcie i implementacja modeli konstytutywnych, które mają zostać użyte w nieliniowej statyce powłok w analizie metodą elementów skończonych paneli wykonanych z ortotropowych laminatów.
- Rozwinięcie i implementacja modułu do obliczeń wrażliwości projektowej ze względu na grubość warstwy i kąty ułożenia włókien w kompozytowych pokryciach kadłubów samolotów. Użyta zostanie bezpośrednia (analityczna) metoda określania funkcji i różniczkowania do obliczenia parametrów konstytutywnych i wrażliwości.
- Wyznaczenie statycznych rozwiązań oraz wrażliwości dla testowanego panelu.
Model konstytutywny i analiza wrażliwości na parametry mikrostruktury
Celem jest rozwinięcie metodologii i przygotowanie narzędzia programowego pozwalającego na wykonanie analizy wrażliwości powłok kompozytowych ze względu na parametry mikrostrukturalne warstw w czasie pracy ustroju. Zadanie to zawiera następujące zadania składowe:
- Identyfikacja zostanie przeprowadzona na podstawie anizotropowych własności warstwy tkaniny z uwzględnieniem mikrostruktury. Zastosowane zostanie w tym celu podejście numeryczne w oparciu o Metodę Elementów Skończonych (MES) jak również koncepcję Reprezentatywnego Elementu Objętościowego (RVE). Zostanie rozwinięty także zastępczy model konstytutywny dla przekroju kompozytu z warstwami anizotropowymi.
- Rozwinięcie modułu analizy wrażliwości dla zastępczego modelu konstytutywnego dla przekroju kompozytu z warstwami anizotropowymi. Jako zmienne projektowe posłużą: materiał oraz parametry mikrostruktury. Zostanie zaimplementowane różniczkowanie wprost oraz analitycznie (w celu weryfikacji zostanie użyta także metoda różnic skończonych).
- Obliczenie rozwiązań benchmarków oraz kompozytowego panelu z zakresu statyki oraz analizy wrażliwości.
