Wederopbouw van de JS1 1:3.

Ah, die had ik gemist. Goed punt, daar kon 't 'm wel eens in zitten inderdaad. Dank! Morgen nog maar eens proberen uit te rekenen. Conceptueel is goed voor te stellen dat bij een gestrekte kous je minder draadjes hebt gebruikt over dezelfde lengte ligger. (je houdt kous over)

 

Een les van de meester:
https://www.rcgroups.com/forums/showatt.php?attachmentid=9968357&d=1492562275

 

Drela geeft heel netjes alle faal modes aan en de stelling dat de diagonalen van belang zijn.
Ik heb een Excel sheetje gemaakt om de invloed te bepalen van de hoek van de vezels. Die kan je met kous inderdaad met redelijk gemak wijzigen door de diameter van de kous anders te kiezen.
De conclusie is dat met een vlakkere hoek de krachten in de vezel lager worden, maar de doorbuiging van de ligger onder belasting groter.
Hier twee plaatjes, die je niet absoluut moet zien maar relatief.

De eerste is Fd de genormaliseerde kracht in de diagonale vezel als functie van de hoek Alpha van die diagonale vezel.
De tweede is de afschuifhoek, de maat voor de doorbuiging als gevolg van de stijfheid van de diagonale vezel.
Je ziet dat bij een vlakkere hoek de kracht in de diagonale vezel afneemt zoals Peral al aangeeft, maar dat de doorbuig hoek een minimum heeft.
Dit minimum ligt in deze analyse niet bij 45° maar bij hoeken ronde de 30 à 35°.
Ik heb lang gezocht naar informatie over de invloed van de hoek en daarbij is de invloed op de schuifstijfheid van laminaten wel makkelijk vindbaar en die levert een optimum bij 45°.


Moeilijker te vinden is hoe dit de stijfheid van een ligger beïnvloed.
Toch gelukt in dit document: https://www.benthamopen.com/FULLTEXT/TOMEJ-12-1
Wat het volgende plaatje aangeeft is de torsiestijfheid van een vierkante dunwandige koker, een belasting die redelijk overeen komt met die van de lijfplaat van een ligger.


Ook daar zie je een optimum bij ongeveer 30° vezel oriëntatie. (@Peral )
Ik ben benieuwd of er mensen met duidelijker, en misschien betere, verwijzingen komen.

 

Zie post #174 van Rick NL. Hij gaf daarin al de goede reden aan (en met bovenstaand bericht nog explicieter) :

 

@Rick, bedankt voor je inhoudelijke bijdrage!

Je zou dus gebruik kunnen maken van het feit dat als de vezels platter liggen de ligger meer buigt. Als je een mooie Eta imitatie wil maken kan de ligger fraai buigen, maar is toch sterk genoeg. Met een beetje wikkelingen vrij haaks op de capstrips om open splijten te voorkomen,

Of de de laatste afbeelding voor het ligger voorbeeld gebruikt kan worden zie ik niet helemaal voor me. Maar als ik dat wel voor me had kunnen zien zou ik de universiteit gedaan kunnen hebben..

De wederopbouw gaat verder.

Het voordeel van zwartkijkerij is toch zeker wel het feit dat je veel meevallers hebt. De buisjes, 4mm voor de winglet torsiepennen en 6mm voor de tippanelen, zijn gelukt. Welliswaar wat dikker dan nodig. Maar dat staat de bruikbaarheid niet in de weg.

(je krijgt toch zo echt wel elk trutdingetje dat gemaakt moet worden te zien..)



Het aantal halffabrikaten voor de wederopbouw neemt gestaag toe. Een fijn idee.

Inmiddels is er goed schuim! Isolatietoko bedankt! Supernetjes!



Voor Dirk ook maar platen mee laten komen. Daarbij 4x 60mm plaat is voldoende voor één JS1 vleugel. Voor de zekerheid een reserve 60mm genomen. Dat maakte dat 5 lossen platen net zo veel kostte dan een heel pak.. Dus staat er een heel pak. Krijg ik tijd van leven zal deze JS1 vast mijn laatste bouwsel niet zijn en komen die platen wel op.

Anyway, de schuimparty kan beginnen.

Maar eerst materiaal bestellen bij HP.

 

Dit vind ik zeker voor een schaal kist zeer nuttig, want de rede dat je kist sneuvelde was de schok belasting door turbulentie, met meer veerkracht word turbulentie en stuurfouten beter opgevangen.
Maar ik denk dat zo een ligger bouwen heel wat rekenwerk en ervaring vereist .
Daar zullen de bouwers van 1/1 kisten het zeker mee eens zijn .
Als het niet buigt dan breekt het

 

Maar op zich, hoe groot is het aandeel 'stijfheid' webbing in het totaalpakket van de ligger..?

 

Zeer groot, zonder de webbing kan je de dunne carbon strips buigen , dus als je een ligger wil die buigt zonder te breken heb je een sterk elastisch materiaal nodig, kevlar ?

 

Rick, zijn je grafieken 'Fd' en beta' gebaseerd op een zuiver buigend moment, of een buigend moment tgv een verticale belasting op de ligger? Ik neem aan dat laatste omdat dat overeen komt met de belasting op onze vleugels in de lucht.
Het lijf van een I ligger is inderdaad ook van invloed op de stijfheid van de ligger, maar de vezel richting is daar met name bepalend voor de sterkte: het opvangen van de dwarskrachten (de afschuifspanningen) tgv die verticale belasting. In praktijk is de vleugel al gebroken voordat je ziet dat hij meer doorbuigt.

Denk dat onderstaand plaatje kan verduidelijken waarom er zowel verticale als horizontale schuifspanningen in de ligger lopen.

De verticale belasting F zorgt voor verticale schuifspanningen in de ligger. Neem een blokje in die ligger ingedachte. Wil dat statisch in evenwicht zijn, dan zullen er ook horizontale schuifkrachten in tegengestelde richting moeten lopen.
De verticale belasting F zorgt ook voor spanningen tgv buiging in de ligger. Deze zijn bovenin (trek) en onderin (druk) het grootst en in ergens in het midden 0. Zetten we deze spanningen ook op ons blokje dan krijg je het grappige effect dat de schuifspanningen boven- en onderin 0 zijn (daar is immers niets om een schuifkracht op het blokje te zetten) en juist in het midden het grootst.
In onze vliegtuigliggers zijn de afschuifkrachten veel kleiner dan de trek en drukkrachten tgv de buiging. Vandaar dat we een I ligger kunnen toepassen, die in het midden veel dunner is, of voor het lijf een veel slapper materiaal zoals balsa kunnen toepassen. Alleen moeten we dat niet overdrijven, balsa dwars op de vezel is heel erg slap en wil je koolstof/glas effectief in het lijf inzetten, dan de vezels onder ca 45 graden (anders kun je er net zo goed alleen een strook epoxy in gieten).

 

Zou daaruit niet volgen dat de vezelhoek juist niet 45° zou moeten zijn (vector-oplossing)?

 

Geweldig als je met zo'n simpele vraag zo'n college kunt veroorzaken. Ga door!

Maarten, ik volg je uitleg van dat blokje en de schuifspanningen, helemaal helder. Ik begrijp alleen het verschil
niet met wat je daarna zegt:

Is dat een ander effect dan de horizontale schuifkrachten die je net daarboven noemt? Hier geeft mijn voorstellingsvermogen
het even op ...

 

Hieronder het blokje met ook de spanningen tgv de buiging erin getekend.
Deze grijpen loodrecht op de gele vlakken aan, terwijl de schuifspanningen tgv de dwarskracht, parallel met de oppervlakte van de kubus lopen.


Denk nu dit blokje onderin de ligger. Rechts stond de buigende kracht op die ligger. Het buigend moment neemt daar evenredig met de lengte, van rechts naar links toe. Dat betekend dat links op ons blokje ook een iets groter kracht tgv de buiging staat dan rechts. Omdat te compenseren zal de schuifkracht op het bovenste vlak iets groter moeten zijn dan die op het onderste vlak.
De spanningen tgv de buiging zijn maximaal onderin (druk), lopen naar 0 in het midden en dan weer naar maximaal bovenin (trek). Wanneer al het materiaal dezelfde elasticiteitsmodus heeft verloopt dat volgens een rechte lijn.
De schuifspanningen nemen dus toe van 0 (helemaal onderin de ligger) tot maximaal in het midden en weer naar 0 bovenin. Bij een rechthoekige ligger is dat een parabolisch verloop en is het maximum 1,5x groter dan de gemiddelde afschuifspanning. Bij een I ligger, waar het lijf veel dunner is, stijgt de schuifspanning omgekeerd evenredig met de dikte, immers kracht = oppervlak x spanning.
N.B. de grootte van de schuifspanning is dus onafhankelijk van de grootte van het buigend moment en wordt alleen bepaald door de dwarskracht (de liftkracht van het stuk vleugel tot aan de tip.)

Bovenstaande bepaald hoe onze ligger er uit ziet. Boven en onderin zoveel mogelijk materiaal om de buigkracht te leveren (de vezels dus in de lengterichting zoals Dirk hierboven al opmerkte). In het lijf van de ligger materiaal wat de dwarskrachten kan opnemen. Omdat de buigkrachten in de ligger een factor 10 tot 100 keer groter zijn dan de dwarskrachten, kan dat of een veel slapper materiaal zijn (zelfs schuim), of een veel dunnere doorsnede hebben.

 

Daarom ook de carbon gordingen die het zware werk doen en de balsa of schuim kern met glas of carbon onder ±45° (of ±60°) om de afschuifkrachten op te vangen.

Het plaatje met de isotrope ligger met de bijbehorende spanningen slaat dan ook niet erg op de constructie die we in een (zwaar belastte) vleugel toepassen.

De door buiging van een ligger die opgebouwd is als ik beschrijf, en zoals oa Berrie maakt is een som van de doorbuiging als gevolg van 1). de rek in de gordingen als wel 2). die van de afschuif vervorming van de lijfplaat.
Wanneer de lijfplaat op afschuiving oneindig stijf is en voldoende sterk zal de ligger de handboek sterkte en stijfheid hebben waarbij alleen de gordingen meedoen.
Wanneer de lijfplaat er niet is en de gordingen oneindig stijf zijn in langsrichting en voldoende sterk zal de ligger als een trapezium vervormen.

 

Nu de platen voor mij lagen kon ik nog eens puzzelen met de blokken. In ProgeCad was ik te voorzichtig geweest. Het bleek mogelijk om ipv 4 platen met 3 platen klaar te zijn.



De linkervleugel ligt uit. Tippaneel met winglet voor, dan er achter het linker middenpaneel. De blokken voor de rechtervleugel ligt op twee stapels.

Totaal 18 blokken. Weer een klus plat.

 

Vandaag bij Herman Buitelaar Machines langs geweest. Voor het eerst van mijn leven..

Om de MDF mallen te maken en het pakket webbing door te zagen heb ik onderstaande machines gekocht.


Vooral met de lintzaag ben ik wijs! Met de stofzuiger achterop aangesloten kan gewoon binnen gezaagd worden! De MDF mallen zijn zover gezaagd. (ik vind MDF toch zulk goor materiaal om mee te werken...)



Wat rest is verlijmen van de mal onderdelen en de 'deksels' schroefbaar maken. Het is de bedoeling dat de mallen slechts één keer gebruikt worden.

 

De mallen zijn verlijmd. En de deksels zijn passend. Met schroeven 40x4. Voorboren met 2.5mm. Gaten van 4.5mm in de deksels.



Daarna alles wat in contact komt met epoxy/carbon afgeplakt met paktape. Lekker simpel.



De mallen zijn daarmee klaar voor gebruik. Dat komt reuzengoed uit, want de pakketdienst stond alweer voor de deur. Ditmaal met carbon voor ligger, verbinders en huid. Een wax, trage hars en toch de lijm maar mee laten komen..



En nu rovings gaan knippen. Joepie...

 

Ik snap 'm nog niet helemaal. zijn dit nu 1 grote midden-joiner en 2 joiners voor halverwege de vleugel?

 

@Hein.z : inderdaad één grote midden verbinder met twee kleinere verbinders.

 

De middenverbinder is gesopt.

Nadat alles klaar gezet was ben ik goed 4 uur bezig geweest met het lamineren.

Eerst alle benodigdheden weer netjes klaar zetten. De föhn en een verfroerhout zijn belangrijke middelen. Elke laag rovings trek ik recht met het roerhout en om de paar lagen maak ik het gelamineerde warm en werk het roerhout er nog eens overheen.



Na het lamineren ging het pakket onder het elektrisch deken. Het heeft daar op 38-40° uit staan harden.



Vanavond kon het uitgepakt worden en het volgende kwam er onder uit:



Als je goed kijkt zie je voor op de mal geschetst hoe ik het rovingpakket heb opgebouwd. De volle lengtes roving zitten aan de buitenkant. In het hart zitten de kortere stukjes.

Het lelijke witte komt door afwerking met microballoons. Je kom namelijk nooit helemáál strak uit als je een laag van 26mm dik roving op elkaar sopt. Daarom dacht ik dit op te lossen door af te smeren met microballoons. Het moet nog verder afgewerkt worden, maar fraai vind ik het niet.

Niet alles is gegaan zoals ik bedacht had. Met name het aantal berekende rovings zat goed mis.

Het idee was: een 24K roving gesopt heeft een oppervlakte van 1.6mm^2. Vertaald naar een 50K roving is dat 50/24×1.6=3.33mm^2.

Verbinder doorsnede op de uiteinde: 31x19=589mm^2.
589/3.33=177 rovings 50k.

Ik had er 200 geknipt. Netjes per 20 op folders opgestapeld.

1mtr 50K roving weegt 3.7 gram. Voor één pakketje van 20 rovings neem ik dan 3.7×0.6mtrx20=44.4 gram epoxy. Da's 4 gram teveel aan epoxy. Echter beter 10% te veel dan 5% te weinig. Je bent op deze manier in control.

Dan de praktijk:
Ipv berekende 177 rovings zijn er 136 in gegaan. Het natte oppervlakte komt daarmee op 4.33mm^2 voor één 50K roving.

Geen idee waar het fout gaat. Anyway, de twee verbinders voor de buitenpanelen zijn nu aan de beurt. Eens kijken of ik kan achterhalen waar het verhaal uit de bocht vliegt.

 

Heb jij dezelfde roving als ik van HP-textiles? Ik ben uiteindelijk uitgekomen op 5 mm^2 per roving, 3.75 g/m.
Mijn eerste berekening was 4 mm^2 per roving, maar dat kwam duidelijk niet uit, net als bij jou. Sinds ik met 5 reken gaat het goed. Controleer goed of je resultaat niet te droog is geworden. Mijn eerste experiment bleek maar zo'n 35% hars te hebben en was van binnen niet 100% doordrenkt. Sindsdien gebruik ik dus ruimschoots hars bij het insoppen en probeer dat niet meer zuinig te doen.

(side note: en vervolgens heb ik voor de liggers weer 1 roving extra genomen dan berekend, maar goed ...)