Αριθμητική προσομοίωση αποκόλλησης σύνδεσης σύνθετου υλικού με μεταλλικό υλικό υπό φυγοκεντρικό φορτίο
Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε μοντελοποίηση του πειράματος αποκόλλησης σύνδεσης μεταξύ πολύστρωτης πλάκας CFRP και αλουμινίου με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Τα στοιχεία στη περιοχή της σύνδεσης προσομοίωσαν τη συμπεριφορά της εποξικής κόλλας Cytec FM® 300K film adhesive, ενώ το...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/12919 |
| id |
nemertes-10889-12919 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Συνδέσεις με κόλλα Αποκόλληση Πεπερασμένα στοιχεία Σύνθετα υλικά Πείραμα φυγοκέντρισης Debonding Finite elements Adhesive bonding Composite materials Centrifuge test |
| spellingShingle |
Συνδέσεις με κόλλα Αποκόλληση Πεπερασμένα στοιχεία Σύνθετα υλικά Πείραμα φυγοκέντρισης Debonding Finite elements Adhesive bonding Composite materials Centrifuge test Σιούτης, Ιωάννης Αριθμητική προσομοίωση αποκόλλησης σύνδεσης σύνθετου υλικού με μεταλλικό υλικό υπό φυγοκεντρικό φορτίο |
| description |
Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε μοντελοποίηση του πειράματος αποκόλλησης
σύνδεσης μεταξύ πολύστρωτης πλάκας CFRP και αλουμινίου με τη μέθοδο των πεπερασμένων
στοιχείων. Τα στοιχεία στη περιοχή της σύνδεσης προσομοίωσαν τη συμπεριφορά της εποξικής
κόλλας Cytec FM® 300K film adhesive, ενώ το φορτίο που επιβλήθηκε είναι φυγοκεντρικό με
κατάλληλες συνοριακές συνθήκες προς αποφυγήν διατμητικών τάσεων. Συνολικά έγινε
προσομοίωση δοκιμής που διεξήχθη υπό την καινοτόμo διάταξη πειραμάτων κόλλησης και
ιδιοτήτων επιφάνειας LUMiFrac® Adhesion Analyser.
Μελετήθηκε η συμπεριφορά κατά την αποκόλληση για διάφορες περιπτώσεις της
επιφάνειας σύνδεσης. Συγκεκριμένα αναπτύχθηκαν μοντέλα για διάμετρο επιφάνειας κόλλησης
8 mm, 10 mm και 12 mm καθώς και για πάχος της κόλλησης 0.1 mm, 0.2 mm και 0.5 mm.
Πρόσθετα, έγιναν δοκιμές βάσει του χρόνου της συνολικής προσομοίωσης (termination time)
για χρόνους 0.003 sec, 0.005 sec, 0.01 sec και 0.02 sec, 0.04 sec. Τέλος, προστέθηκαν στο
μοντέλο τεχνητές ατέλειες στην περιοχή κόλλησης (διαγραφή στοιχείων) σε κεντρικό σημείο, σε
σημείο της περιμέτρου αλλά και συνδυασμός τους.
Τα αποτελέσματα της αντοχής της σύνδεσης που προέκυψαν προσεγγίζουν σε
ικανοποιητικό βαθμό το πείραμα αναφοράς καταδεικνύοντας την αξιοπιστία της παρούσας
αριθμητικής προσομοίωσης. Έγινε επιλογή των 0.005 sec ως κατάλληλος χρόνος τερματισμού,
καθώς η αντοχή της σύνδεσης σε αυτή τη περίπτωση προσεγγίζει τα πειραματικά δεδομένα και
προσομοιώνει σωστά τη φύση του εξεταζόμενου προβλήματος. Τα αποτελέσματα των
παραμετρικών αναλύσεων έδειξαν μείωση της τάσης αποκόλλησης με αύξηση του πάχους
κόλλησης ή παρουσία ατελειών στη σύνδεση και αύξηση της δύναμης αποκόλλησης με την
αύξηση της επιφάνειας σύνδεσης. |
| author2 |
Τσερπές, Κωνσταντίνος |
| author_facet |
Τσερπές, Κωνσταντίνος Σιούτης, Ιωάννης |
| format |
Thesis |
| author |
Σιούτης, Ιωάννης |
| author_sort |
Σιούτης, Ιωάννης |
| title |
Αριθμητική προσομοίωση αποκόλλησης σύνδεσης σύνθετου υλικού με μεταλλικό υλικό υπό φυγοκεντρικό φορτίο |
| title_short |
Αριθμητική προσομοίωση αποκόλλησης σύνδεσης σύνθετου υλικού με μεταλλικό υλικό υπό φυγοκεντρικό φορτίο |
| title_full |
Αριθμητική προσομοίωση αποκόλλησης σύνδεσης σύνθετου υλικού με μεταλλικό υλικό υπό φυγοκεντρικό φορτίο |
| title_fullStr |
Αριθμητική προσομοίωση αποκόλλησης σύνδεσης σύνθετου υλικού με μεταλλικό υλικό υπό φυγοκεντρικό φορτίο |
| title_full_unstemmed |
Αριθμητική προσομοίωση αποκόλλησης σύνδεσης σύνθετου υλικού με μεταλλικό υλικό υπό φυγοκεντρικό φορτίο |
| title_sort |
αριθμητική προσομοίωση αποκόλλησης σύνδεσης σύνθετου υλικού με μεταλλικό υλικό υπό φυγοκεντρικό φορτίο |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/12919 |
| work_keys_str_mv |
AT sioutēsiōannēs arithmētikēprosomoiōsēapokollēsēssyndesēssynthetouylikoumemetallikoylikoypophygokentrikophortio AT sioutēsiōannēs numericalsimulationofadhesivedebondingbetweencompositematerialandmetallicmaterialundercentrifugalforce |
| _version_ |
1771297300946092032 |
| spelling |
nemertes-10889-129192022-09-05T20:15:49Z Αριθμητική προσομοίωση αποκόλλησης σύνδεσης σύνθετου υλικού με μεταλλικό υλικό υπό φυγοκεντρικό φορτίο Numerical simulation of adhesive debonding between composite material and metallic material under centrifugal force Σιούτης, Ιωάννης Τσερπές, Κωνσταντίνος Παντελάκης, Σπυρίδων Λαμπέας, Γεώργιος Sioutis, Ioannis Συνδέσεις με κόλλα Αποκόλληση Πεπερασμένα στοιχεία Σύνθετα υλικά Πείραμα φυγοκέντρισης Debonding Finite elements Adhesive bonding Composite materials Centrifuge test Στην παρούσα διπλωματική εργασία έγινε μοντελοποίηση του πειράματος αποκόλλησης σύνδεσης μεταξύ πολύστρωτης πλάκας CFRP και αλουμινίου με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Τα στοιχεία στη περιοχή της σύνδεσης προσομοίωσαν τη συμπεριφορά της εποξικής κόλλας Cytec FM® 300K film adhesive, ενώ το φορτίο που επιβλήθηκε είναι φυγοκεντρικό με κατάλληλες συνοριακές συνθήκες προς αποφυγήν διατμητικών τάσεων. Συνολικά έγινε προσομοίωση δοκιμής που διεξήχθη υπό την καινοτόμo διάταξη πειραμάτων κόλλησης και ιδιοτήτων επιφάνειας LUMiFrac® Adhesion Analyser. Μελετήθηκε η συμπεριφορά κατά την αποκόλληση για διάφορες περιπτώσεις της επιφάνειας σύνδεσης. Συγκεκριμένα αναπτύχθηκαν μοντέλα για διάμετρο επιφάνειας κόλλησης 8 mm, 10 mm και 12 mm καθώς και για πάχος της κόλλησης 0.1 mm, 0.2 mm και 0.5 mm. Πρόσθετα, έγιναν δοκιμές βάσει του χρόνου της συνολικής προσομοίωσης (termination time) για χρόνους 0.003 sec, 0.005 sec, 0.01 sec και 0.02 sec, 0.04 sec. Τέλος, προστέθηκαν στο μοντέλο τεχνητές ατέλειες στην περιοχή κόλλησης (διαγραφή στοιχείων) σε κεντρικό σημείο, σε σημείο της περιμέτρου αλλά και συνδυασμός τους. Τα αποτελέσματα της αντοχής της σύνδεσης που προέκυψαν προσεγγίζουν σε ικανοποιητικό βαθμό το πείραμα αναφοράς καταδεικνύοντας την αξιοπιστία της παρούσας αριθμητικής προσομοίωσης. Έγινε επιλογή των 0.005 sec ως κατάλληλος χρόνος τερματισμού, καθώς η αντοχή της σύνδεσης σε αυτή τη περίπτωση προσεγγίζει τα πειραματικά δεδομένα και προσομοιώνει σωστά τη φύση του εξεταζόμενου προβλήματος. Τα αποτελέσματα των παραμετρικών αναλύσεων έδειξαν μείωση της τάσης αποκόλλησης με αύξηση του πάχους κόλλησης ή παρουσία ατελειών στη σύνδεση και αύξηση της δύναμης αποκόλλησης με την αύξηση της επιφάνειας σύνδεσης. In the present diploma thesis, the debonding under centrifugal loading conditions of CFRP and aluminum adhesive bonded joints was investigated using finite element analysis. The elements at the bonding area simulated the behavior of the Cytec FM® 300K film adhesive, while the load applied was centrifugal with the appropriate boundary conditions in order to avoid the development of shear stresses .Overall, this model approached a test conducted using the innovative experimental setup for adhesion & bonding properties, LUMiFrac® Adhesion Analyser. The effect of bonding area on the adhesion strength was investigated with several models for different sized bonding areas. Specifically, three models were developed simulating different adhesive area diameters (8 mm, 10 mm, 12 mm) and three models for different adhesive film thickness (0.1 mm, 0.2 mm, 0.5 mm). Furthermore, variations were tested concerning the termination time of the models (0.003 sec, 0.005 sec, 0.01 sec, 0.02 sec, 0.04 sec). Preexisting flaws at the adhesive area were also studied and they were simulated by deleting elements at the center of the bond, at the perimeter, as well as combination of the aforementioned flaws. The numerical results presented a good agreement with the results from the experiment on which the modeling was based, indicating the reliability of the present numerical simulation. Termination time of 0.005 sec was selected as the most appropriate for modeling the problem based on the the adhesion strength and physical problem approach. The results of the parametric analysis showed reduction of the adhesion strength when increasing the adhesive film thickness or placing preexisting flaws at the bonding area. Increasing the bonding surface resulted in greater force required for debonding. 2020-01-14T16:24:42Z 2020-01-14T16:24:42Z 2019-10-08 Thesis Working Paper http://hdl.handle.net/10889/12919 gr 0 application/pdf |
