Προσομοίωση της αποσυναρμολόγησης δομικών στοιχείων από σύνθετα υλικά με τη μέθοδο κρουστικού κύματος laser
Loading...
Date
2022
Authors
Φραγκιαδάκη, Αικατερίνη
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Στο πλαίσιο της αειφόρου ανάπτυξης, η ανάγκη για τον σχεδιασμό νέων, φιλικών προς το
περιβάλλον τεχνικών παρασκευής υλικών και ανακύκλωσής τους, καθίσταται μεγαλύτερη από
ποτέ. Δεδομένης όμως της χρήσης υλικών και κατασκευών που αναπτύχθηκαν δεκαετίες πριν,
είναι λογικό να μην υπακούν στα χαρακτηριστικά που επιτάσσουν οι σύγχρονες συνθήκες. Γι’
αυτό τον λόγο, αναπτύσσονται μηχανισμοί επαναχρησιμοποίησης αυτών των στοιχείων, ως μέσο
ανακύκλωσης.
Ιδιαίτερα για τα σύνθετα υλικά, τα οποία αποτελούνται από δύο συστατικά σε διαφορετικές
φάσεις, τις ίνες και τη μήτρα, η ανακύκλωσή τους θεωρείται αναγκαία, αλλά αρκετά απαιτητική.
Με σκοπό την διάσπαση των δομικών στοιχείων τους, αναπτύχθηκε η μέθοδος της επιβολής
ωστικού κύματος λέιζερ, κατά την οποία υψηλής ενέργειας λέιζερ επιδρά στο υλικό. Από την
αλληλεπίδραση αυτή, λέιζερ και επιφάνειας, προκύπτει το ωστικό κύμα, το οποίο διαδίδεται κατά
το πάχος του υλικού και η συμβολή των ανακλάσεών του οδηγεί στην ανάπτυξη εφελκυστικών
τάσεων, που αν ξεπεράσουν τα επιτρεπτά όρια, διασπούν τις συνδέσεις.
Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη αυτού του φαινομένου. Συγκεκριμένα, στο
Κεφάλαιο 1 γίνεται εισαγωγική αναφορά στις βασικές έννοιες και στη μετάβαση από την
ανάπτυξη σύνθετων υλικών στις τεχνικές διάσπασής τους και στο Κεφάλαιο 2, αναλύεται
λεπτομερώς το θεωρητικό πλαίσιο, όσον αφορά τη διάδοση του κύματος, την ανάπτυξη ζώνης
συνοχής και την χρήση εξισώσεων κατάστασης για την περιγραφή υλικών. Στο Κεφάλαιο 3,
περιγράφεται η διαδικασία ανάπτυξης του μοντέλου πεπερασμένων στοιχείων, οι βασικές εντολές
και τα μοντέλα υλικών που χρησιμοποιήθηκαν. Στο Κεφάλαιο 4, γίνεται μελέτη με σκοπό την
επαλήθευση πειραματικών δεδομένων από προϋπάρχουσες δοκιμές, με υπολογιστικά δεδομένα.
Ταυτόχρονα, το κεφάλαιο αναφέρεται στην επίδραση που επιφέρει η μεταβολή παραμέτρων στη
συμπεριφορά του κύματος. Στο Κεφάλαιο 5, πραγματοποιείται μελέτη ως προς την εφαρμογή
διπλού παλμού λέιζερ και τον υπολογισμό της χρονικής καθυστέρησης του δεύτερου παλμού και
παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοιώσεων, με στόχο την πρόκληση αστοχίας. Στο
Κεφάλαιο 6, επιλέγοντας την μεγαλύτερη αστοχία που προέκυψε από τον διπλό παλμό και άρα
την βέλτιστη χρονική διαφορά, γίνεται μελέτη με σκοπό την διάδοση αυτής της αστοχίας. Τέλος,
στο Κεφάλαιο 7 αναφέρονται τα συμπεράσματα που εξάγονται και προτάσεις για μελλοντική
μελέτη.
Description
Keywords
αριθμητική προσομοίωση, ανάλυση με πεπερασμένα στοιχεία, μοντελοποίηση ζώνης συνοχής, διάδοση ωστικού κύματος, πρόκληση κρουστικού φαινομένου από λέιζερ, δοκίμια CFRP, συνδέσεις με κόλλα