Αριθμητική ανάλυση της μηχανικής συμπεριφοράς ανόμοιων συγκολλητών συνδέσμων

• Κύριος συγγραφέας: Κοτσίνης, Γεώργιος
• Άλλοι συγγραφείς: Λούτας, Θεόδωρος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων; Μηχανικός σύνδεσμος μετάλλου-συνθέτου υλικού; Θραυστομηχανική; Finite element method; Metal-composite adhesive joint; Fracture mechanics

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η χρήση πεπερασμένων στοιχείων για την μελέτη της συμπεριφοράς συγκολλητών συνδέσμων μεταξύ ανόμοιων υλικών (μεταλλικών και συνθέτων υλικών) για την επαλήθευση μιας πρόσφατα εξαχθήσας αναλυτικής λύσης και την προσομοίωση μηχανικών πειραμάτων. Στο πρώτο μέρος γίνεται μοντελοποίηση ενός συνδέσμου τύπου FML (fiber metal laminate, δηλ. πολύστρωτης διάταξης αποτελούμενης απο επάλληλες στρώσεις μεταλλικών και συθέτων υλικών) για τον έλεγχο της ικανότητας μιας πρόσφατης αναλυτικής λύσης να υπολογίζει την διαστρωματική δυσθραυστότητα τέτοιων διατάξεων. Η υπό επιβεβαίωση αναλυτική λύση λαμβάνει υπόψιν την επιρροή των εναπομενουσών υγροθερμικών τάσεων καθώς και του μητρώου σύζευξης ορθών-διατμητικών παραμορφώσεων. Για τον σκοπό αυτό δημιουργήθηκαν δισδιάστατα μοντέλα πεπερσμένων στοιχείων, για τις τυπικές διατάξεις θραυστομηχανικών δοκιμών DCB (double cantilever beam) και ENF (end-notched flexure) με και χωρίς να ληφθούν υπόψιν οι εναπομένουσες υγροθερμικές τάσεις. Η προσομοίωση της ρωγμής έγινε με τον περιορισμό κόμβων ενώ οι τιμές του ρυθμού απελευθέρωσης ενέργειας παραμόρφωσης βρέθηκαν μέσω της VCCT (virtual crack closure technique). H ίδια μελέτη έγινε και για έναν ακόμα μηχανικό σύνδεσμο, τον οποίο θα ονομάζουμε στα πλαίσια της παρούσας εργασίας «σύνδεσμός TiCoAJo» (titanium-composite aluminum joint) Στο δεύτερο μέρος μελετάται η διάδοση της ρωγμής στην διεπιφάνεια των δυο υποστρωμάτων του συνδέσμου TiCoAJo. Δημιουργήθηκαν δισδιάστατα και τρισδιάστατα μοντέλα, προσομοιώνοντας τις πειραματικές διατάξεις DCB και ENF έτσι ώστε να γίνει προσέγγιση της κρίσιμης τιμής του ρυθμού απελευθέρωσης ενέργειας παραμόρφωσης για την διάδοση ρωγμής χρησιμοποιώντας την μέθοδο της VCCT. Μετά την επαλήθευση των μοντέλων με βάση την γραμμική περιοχή την καμπύλης φορτίου μετατόπισης έγινε έλεγχος διαρροής του αλουμινίου για να ελεγχθεί το πάχος σχεδιασμού των υποστηρικτικών δοκών του συνδέσμου. Τέλος έγινε χρήση της μεθόδου συνεκτικών στοιχείων (CZM, cohesive zone modeling) για την μοντελοποίηση της αποκόλλησης στην διάταξη DCB καθώς και μια δευτερεύουσας ρωγμής που παρατηρήθηκε στις στρώσεις του συνθέτου στο πείραμα.