Multiscale data-driven constitutive modelling and failure analysis of composite liquid hydrogen tanks

Bin Yang (Responsabile Scientifico)

L'idrogeno liquido (LH2) è un propellente promettente per la decarbonizzazione dell'aviazione. Lo sviluppo di serbatoi LH2 compositi sicuri e leggeri è fondamentale per garantire trasporti a lungo raggio e sicuri nei futuri aerei sostenibili. Tuttavia, a causa della scarsa resistenza agli urti e dei complessi meccanismi di danneggiamento dei compositi in polimero rinforzato con fibra di carbonio (CFRP), la sicurezza rimane una preoccupazione quando il serbatoio è soggetto a urti trasversali. Determinare come sostituire i costosi test dinamici e prevedere con precisione le risposte termomeccaniche dei serbatoi compositi LH2 in condizioni complesse è fondamentale per lo sviluppo e l'implementazione di nuovi serbatoi LH2. LH2COMP mira a raggiungere i seguenti obiettivi: (1) Ottenere le proprietà meccaniche complete dei compositi per serbatoi LH2 in condizioni di carico complesse (uniasse e biassiale), velocità di deformazione (da 0,1 a 5000 s⁻¹) e temperature (da -253 a 25 °C). (2) Stabilire modelli FE basati su RVE ad alta fedeltà dei CFRP e sviluppare un modello costitutivo basato su PINN utilizzando dati di campioni di piccole dimensioni, incorporando la sensibilità al tasso di deformazione, gli effetti della temperatura e l'accoppiamento del carico biassiale nel criterio LaRC05 per migliorare le sue capacità predittive in condizioni di servizio. (3) Creare una comprensione sistematica e fondamentale dei punti di forza e dei meccanismi di rottura dei CAI dei CFRP in condizioni di carico multiasse molto più ampie e a varie temperature utilizzando un banco di prova brevettato; (4) Sviluppare uno strumento di progettazione e collaudo virtuale multiscala per serbatoi LH2 per valutare la resistenza CAI sotto vari impatti (da LVI a HVI) e addestrare modelli DNN per prevedere la resistenza CAI biassiale; (5) Creare una piattaforma dedicata per diffondere il criterio di rottura proposto e promuovere la progettazione e il collaudo virtuali dei serbatoi LH2 supportati da test fisici.

Contributo agli SDG: 7, 9