Θραυστομηχανική ανάλυση για τη διάδοση αποκόλλησης μεταξύ των στρώσεων σε πολύστρωτες κατασκευές από σύνθετα υλικά με εφαρμογή κλειστής-μορφής λύσεων για τη μοντελοποίηση της συνεκτικής ζώνης

Thumbnail Image
Date
Authors
Ζυγούρης, Ιωάννης
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία αποσκοπεί στην λεπτομερή περιγραφή και μοντελοποίηση του φαινομένου της διάδοσης μιας διαστρωματικής αποκόλλησης σε πολύστρωτες κατασκευές από σύνθετα υλικά με την εφαρμογή κλειστών-μορφών λύσεων, οι οποίες περιγράφουν την συνεκτική ζώνη. Αρχικά, γίνεται μία αναφορά στα πολύστρωτα σύνθετα υλικά και τα πλεονεκτήματα τους καθώς και τις πιθανές εφαρμογές τους σε διάφορους κλάδους της βιομηχανίας όπως για παράδειγμα στην αεροπορική βιομηχανία, στην αυτοκινητοβιομηχανία κ.α. Έπειτα, παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο της μηχανικής πολύστρωτων πλακών (CLT) για τον υπολογισμό του συνολικού μητρώου δυσκαμψίας της πολύστρωτης πλάκας ABD και ορίζεται η κύρια συνθήκη για την διάδοση μίας διαστρωματικής αποκόλλησης. Παρουσιάζονται κάποιες βασικές θεωρήσεις για την μοντελοποίηση της συνεκτικής ζώνης καθώς επίσης επεξηγείται αναλυτικά ο διγραμμικός συνεκτικός νόμος έλξεων-διαχωρισμού. Δίνεται μία αναφορά στην μοντελοποίηση της συνεκτικής ζώνης με συνεκτικά πεπερασμένα στοιχεία και στα μεγέθη που απαιτούνται για την συγκεκριμένη μέθοδο. Ύστερα, επεξηγείται λεπτομερώς το κύριο θέμα της εργασίας καθώς δίνονται οι αναλυτικές λύσεις και η τεχνική για την μοντελοποίηση της συνεκτικής ζώνης (CZM) ανάμεσα στην διεπιφάνεια των στρώσεων μιας πλάκας για το πείραμα Double-Cantilever Beam (DCB), τo οποίo αντικατοπτρίζει την αστοχία μιας πολύστρωτης πλάκας σε τύπο αστοχίας Ι. Δίνεται ο αλγόριθμος που θα πρέπει να πραγματοποιηθεί για την μοντελοποίηση του συγκεκριμένου πειράματος. Δημιουργείται το μοντέλο προσομοίωσης του φαινομένου της διάδοσης της διαστρωματικής αποκόλλησης σύμφωνα με τον αλγόριθμο σε υπολογιστικό περιβάλλον MATLAB για το πείραμα DCB και παρουσιάζονται διαγραμματικά αποτελέσματα των πειραμάτων όπως η καμπύλη φορτίου – ανοίγματος του άκρου του δοκιμίου που χαρακτηρίζει την ανάπτυξη της διαστρωματικής αποκόλλησης, η καμπύλη φορτίου αστοχίας–μήκους ρωγμής και η συμπεριφορά της ζώνης χαλάρωσης όσο διαδίδεται η αποκόλληση στο υλικό. Επιπλέον πραγματοποιούνται κάποιες παραμετρικές μελέτες με εναλλαγή κάποιων βασικών μεγεθών όπως ο κρίσιμος ρυθμός έκλυσης ενέργειας, η διαστρωματική αντοχή της πολύστρωτης πλάκας και η μορφή του διγραμμικού νόμου που επηρεάζουν άμεσα τα αποτελέσματα. Τέλος, παρουσιάζονται οι συμπερασματικές παρατηρήσεις για την συγκεκριμένη μέθοδο, όπως και κάποιες προτάσεις για μελλοντική έρευνα στον συγκεκριμένο τομέα.
Description
Keywords
Σύνθετα υλικά, Διαστρωματική αποκόλληση, Κλειστές μορφές λύσεων, Συνεκτική ζώνη, Συνεκτικός νόμος
Citation