Simulating and testing the effect of layer build-up on impact resistance of the backsheet for lightweight PV-applications

Abstract

Door de invoering van elektrische voertuigen wordt de mogelijkheid om zonnepanelen (PV) op de carrosserie te integreren interessant. De gebruikte materialen in voertuigge ̈ıntegreerde zonnepan- elen (VIPV) moeten licht zijn om het gewicht van de auto te minimaliseren. Een nadeel van deze lichtgewichte panelen is dat de slagvastheid laag is in vergelijking met traditionele PV. In deze masterthesis wordt het gedrag onder impact van koolstof- en glasvezelversterk polypropyleen (CFPP & GFPP) onderzocht door middel van eindige elementen simulaties en experimentele tests. CFPP- en GFPP-stackups werden gelamineerd met unidirectionele tapes. Om de materiaaleigen- schappen van de laminaten te bepalen, werden buigtesten volgens de ISO-14125 norm uitgevoerd en gesimuleerd met Ansys Composite Preprocessor (ACP). Een impactopstelling, waarbij een stalen kogel van 40 mm van verstelbare hoogte valt, werd ontworpen en gebruikt om de slag- vastheid van meerdere stacks van CFPP en GFPP te evalueren. De gemeten doorbuiging is gesimuleerd met behulp van een equivalent eenlaags model (ESL) en experimenteel gemeten met behulp van een lasertriangulatiesensor. Er is vastgesteld dat een lineair elastisch model de buigtests voor CFPP en GFPP kan simuleren met een maximale fout van 10%. CFPP vertoonde de beste slagvastheid, en de doorbuiging werd gemodelleerd met een maximale fout van 13%. De metingen van verschillende stackups met encapsulant en frontsheet tonen aan dat de backsheet verantwoordelijk is voor de slagvastheid van lichtgewicht PV.