Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/13734
Title: Ανάλυση προοδευτικής αστοχίας σύνθετων υλικών με βάση μοντέλο μικρομηχανικής και τη μέθοδο πεπερασμένων στοιχείων
Other Titles: Progressive failure analysis of composite materials based on micromechanical approach and finite element analysis method
Authors: Μακαρώνας, Ευάγγελος
Keywords: Πεπερασμένα στοιχεία
Μικρομηχανική
Keywords (translated): Finite elements
Micromechanics
Abstract: Η παρούσα εργασία έχει στόχο τη μελέτη της μικρομηχανικής μεθόδου του Τσάμη για την πρόβλεψη της αντοχής σύνθετων υλικών. Για τον έλεγχο της καταλληλότητας της μεθόδου αυτής χρησιμοποιήθηκαν πειράματα για τον χαρακτηρισμό των ιδιοτήτων ενός υλικού αλλά και πειράματα ανοιχτή οπής (open-hole) για πιο πολύπλοκες γεωμετρίες δοκιμίων. Αρχικά παρουσιάζονται κάποιες γενικές πληροφορίες για τα σύνθετα υλικά. Στη συνέχεια γίνεται μια αναλυτικότερη περιγραφή στη μηχανική των συνθέτων. Έπειτα παρουσιάζεται η μέθοδος του Τσάμη μαζί με τις εξισώσεις μικρομηχανικής που χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό των ιδιοτήτων του σύνθετου υλικού με βάση τις αντίστοιχες των συστατικών της. Το μικρομηχανικό μοντέλο εισήχθη στο εμπορικό πακέτο πεπερασμένων στοιχείων Abaqus σαν υπορουτίνα υλικού (VUMAT), προκειμένου να επικυρωθούν οι δυνατότητες της αριθμητικής ανάλυσης με πειραματικά αποτελέσματα δοκίμων εντός επιπέδου (ASTM) για υλικό άνθρακα/εποξικής ρητίνης, του οποίου οι ιδιότητες έχουν χαρακτηριστεί στο Εργαστήριο Τεχνικής Μηχανικής του Τμήματος Μηχανολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών. Επιπλέον έγινε προσομοίωση πειραμάτων ανοιχτής οπής που διεξήχθησαν στο Πανεπιστήμιο του Bristol με χρήση του υλικού IM7/8552 ο χαρακτηρισμός του οπoίου έγινε στα πλαίσια του WWFE-III (Third Worldwide Failure Exercise). Παράλληλα γίνεται και σύγκριση με τα αριθμητικά αποτελέσματα του μοντέλου του Ladevèze ο οποίος μελέτησε τα ίδια πειράματα ανοιχτής οπής ώστε να γίνει σύγκριση αστοχίας σε κάθε στρώση. Μετά από τη σύγκριση όλων των αποτελεσμάτων μπορεί να πάρει κανείς σαν συμπέρασμα ότι η μέθοδος του Τσάμη αποτελεί ένα καλό και γρήγορο εργαλείο με μικρή διαφορά από τα πειράματα στην πρόβλεψη αντοχής στα δοκίμια ανοιχτής οπής .
Abstract (translated): The present thesis presents the investigation of the Chamis micromechanical model for the numerical failure analysis of composite materials and more specifically in open-hole tests. Initially, some general information about composite materials are presented. After that, a more analytical description of the composite materials mechanics is given. Moreover, the micromechanical method of Chamis is presented alongside the equations that are used for the calculations of the composite’s properties. The micromechanical module is implemented in a commercial finite element package Abaqus as a user material subroutine (VUMAT), in order to validate the predictive FEA capabilities through comparison with experimental in-plane tests results (ASTM) for a carbon/epoxy material system, that has been characterized in the Applied Mechanics Laboratory of the Mechanical Engineering department of the University of Patras. In addition to those tests, open-hole tests were simulated that were conducted at the University of Bristol using the material IM7/8552 which was characterized during the WWFE-III (Third Worldwide Failure Exercise). Finally, a comparison is made between Chamis’ method and Ladevèze mesomodel using the same open-hole tests. Numerical correlations of the micromechanics-based model with the experimental results revealed that this micromechanical method is a fast and accurate tool for the progressive failure analysis of composite materials.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχανικ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
DT_M_MAKARONAS_EVANGELOS_246575.pdf3.2 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.