Προσομοίωση της διεργασίας αποσυναρμολόγησης κατασκευών από σύνθετα υλικά με τη μέθοδο κρουστικού κύματος laser

Μαζαράκης, Κλήμης Θάνος

Προσομοίωση της διεργασίας αποσυναρμολόγησης κατασκευών από σύνθετα υλικά με τη μέθοδο κρουστικού κύματος laser

datacite.contributor.RelatedPerson	Λαμπέας, Γεώργιος
datacite.contributor.RelatedPerson	Πολατίδης, Ευθύμιος
datacite.contributor.Supervisor	Τσερπές, Κωνσταντίνος
dc.contributor.author	Μαζαράκης, Κλήμης Θάνος
dc.contributor.other	Mazarakis, Klimis Thanos
dc.date.accessioned	2024-02-28T13:33:28Z
dc.date.available	2024-02-28T13:33:28Z
dc.date.issued	2024-02-27
dc.degree	graduateThesis
dc.description.abstract	Τα νέα πτερύγια κινητήρων αεροσκαφών είναι κατασκευασμένα από σύνθετα υλικά τρισδιάστατης πλέξης και ενσωματώνουν ένα προστατευτικό μεταλλικό στρώμα στην μπροστινή άκρη. Το τέλος του κύκλου ζωής αυτών των κατασκευών περιλαμβάνει περίπλοκες διαδικασίες αποσυναρμολόγησης και ανακύκλωσης. Στην παρούσα εργασία, διερευνάται η μέθοδος κρούσης με λέιζερ ως μια φιλική προς το περιβάλλον μέθοδος αποσυναρμολόγησης. Σε αυτό το πλαίσιο εξετάζεται η προσομοίωση της διεργασίας σε καμπύλες γεωμετρίες και εφαρμόζεται η μέθοδος αποσυναρμολόγησης σε ένα τμήμα της γεωμετρίας ενός πτερυγίου κινητήρα αεροσκάφους. Η μοντελοποίηση των κατασκευών πραγματοποιήθηκε με χρήση του πακέτου πεπερασμένων στοιχείων LS-DYNA. Συγκεκριμένα η προσομοίωση του σύνθετου υλικού τρισδιάστατης πλέξης έγινε με χρήση ενός μοντέλου προοδευτικής βλάβης, με κριτήρια αστοχίας τύπου Hashin, το οποίο ενσωματώνει συντελεστές για την επιρροή του ρυθμού παραμόρφωσης. Το στρώμα τιτανίου αξιοποιεί το μοντέλο πλαστικής συμπεριφοράς Johnson-Cook σε συνδυασμό με την καταστατική εξίσωση Grüneisen ενώ η για τη προσομοίωση της σύνδεσης γίνεται χρήση στοιχείων ζώνης συνοχής. Η μεθοδολογία προσομοίωσης απαρτίζεται από δύο μέρη. Αρχικά γίνεται σύγκριση μιας καμπύλης πλάκας με μια επίπεδη, οι οποίες φορτίζονται με έναν συμμετρικό παλμό laser, με σκοπό την παρακολούθηση διαφορών στη διάδοση του κύματος και της παραγόμενης βλάβης στη διεπιφάνεια. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται ένα τμήμα της γεωμετρίας του πτερυγίου ενός κινητήρα, στην οποία εφαρμόζεται μια επαναληπτική διαδικασία διπλού παλμού laser, με σκοπό τη διερεύνηση της χρήσης της μεθόδου σε μια πραγματική κατασκευή.
dc.description.translatedabstract	New aircraft engine blades are made of 3D braided composites and incorporate a protective metal layer on the leading edge. The end of life cycle of these structures involves complex disassembly and recycling processes. In this paper, laser impact method is investigated as an environmentally friendly disassembly method. In this context, the simulation of the process in curved geometries is considered and the disassembly method is applied to a part of the geometry of an aircraft engine blade. The modeling of the structures was carried out using the finite element package LS-DYNA. Specifically, the simulation of the 3D mesh composite was performed using a progressive failure model with Hashin-type failure criteria, which incorporates coefficients for the influence of strain rate. The titanium layer utilizes the Johnson-Cook plastic behavior model in conjunction with the Grüneisen constitutive equation while the connection simulation uses cohesive zone elements for the simulation of the connection. The simulation methodology consists of two parts. First, a curved plate is compared with a flat plate, both loaded with a symmetrical laser pulse, in order to monitor differences in wave propagation and the damage produced at the interface. A section of an engine blade geometry is then used, to which an iterative double laser pulse process is applied, in order to investigate the use of the method in a real structure.
dc.identifier.uri	https://hdl.handle.net/10889/26646
dc.language.iso	el
dc.rights	Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/	*
dc.subject	Μέθοδος κρούσης με laser
dc.subject	Αποσυναρμολόγηση
dc.subject	Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων
dc.subject	Σύνθετα υλικά τρισδιάστατης πλέξης
dc.subject	Μέθοδος ζώνης συνοχής
dc.subject	Μοντελοποίηση προοδευτικής βλάβης
dc.subject.alternative	Laser shock
dc.subject.alternative	Debonding
dc.subject.alternative	Finite element analysis
dc.subject.alternative	3D woven composite
dc.subject.alternative	Cohesive zone modelling
dc.subject.alternative	Progressive damage modelling
dc.title	Προσομοίωση της διεργασίας αποσυναρμολόγησης κατασκευών από σύνθετα υλικά με τη μέθοδο κρουστικού κύματος laser
dc.title.alternative	Simulation of the disassembly process of composite structures using the laser shock wave method