Ανάλυση και βελτιστοποίηση διαμόρφωσης συστοιχιών MicroPins σε υβριδικούς συνδέσμους απλού επιθέματος μετάλλου - σύνθετου υλικού

• Κύριος συγγραφέας: Κοτσαρίνης, Νικόλαος
• Άλλοι συγγραφείς: Kotsarinis, Nikolaos
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2020
• Θέματα: Σύνθετα υλικά; Υβριδικές συνδέσεις; Z - pinned joints; Composites; Numerical modelling; Cohesive zone modelling

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η ανάλυση υβριδικών συνδέσεων CFRP-Titanium απλού επιθέματος καθώς και η μελέτη της ενίσχυσή τους με MicroPins με σκοπό την βελτιστοποίηση της αντοχής τους και της ικανότητας παραλαβής φορτίου. Αρχικά παρουσιάζονται κάποια γενικά στοιχεία όσον αφορά τα σύνθετα υλικά και αναφέρονται παραδείγματα της χρήσης αυτών σε διάφορες βιομηχανίες. Έπειτα, δίνεται έμφαση στον σχεδιασμό με ανοχή στη βλάβη, μια φιλοσοφία σχεδιασμού στην οποία βασίζονται πλέον όλες οι σύνθετες κατασκευές, προσδίδοντας νέες βελτιωμένες ιδιότητες και αυξάνοντας εν τέλει την αντοχή των κατασκευών. Επίσης γίνεται μια μικρή εισαγωγή στην ενίσχυση των συνδέσεων κατά το πάχος και παρουσιάζεται η ιεραρχία των διαδικασιών που ακολουθεί η βιομηχανία για την πιστοποίηση των σύνθετων κατασκευών. Στην συνέχεια, εφόσον η εργασία επικεντρώνεται στις συνδέσεις με κόλλα είναι αναγκαίο να αναλυθούν οι τρόποι αστοχίας των συνδέσεων με κόλλα, οι διάφορες προσεγγιστικές θεωρίες για την ανάλυση της αστοχίας, ενώ αναφέρονται επίσης μερικά από τα κριτήρια αστοχίας που χρησιμοποιούνται για την ανάλυση της αστοχίας των συνδέσεων με κόλλα. Επίσης γίνεται αναφορά στην διαμόρφωσή τους, στα συνδετικά υλικά που χρησιμοποιούνται, στην επιφανειακή κατεργασία που απαιτείται, στους παράγοντες που τις επηρεάζουν και στα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που παρουσιάζουν καθώς επίσης αναφέρονται και διάφορες σημαντικές εφαρμογές τους. Στο 3ο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις τεχνικές ενίσχυσης των συνδέσεων με κόλλα κατά το πάχος δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στην ενίσχυση με Micro – pins και αναλύονται οι τεχνικές διαμόρφωσης των pins σε υβριδικές μετάλλου – σύνθετου συνδέσεις. Έπειτα τονίζεται η βελτίωση ορισμένων ιδιοτήτων και η υποβάθμιση των in – plane ιδιοτήτων που αποφέρει η ενίσχυση με pins και παρουσιάζεται ο νόμος γεφύρωσης για ένα pin μαζί με μοντέλα προσέγγισης καθώς επίσης και μοντέλα για ενισχυμένες κατά το πάχος πολύστρωτες διατάξεις. Στο 4ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η γενική θεωρία που διέπει την συνεκτική ζώνη μοντελοποίησης μαζί με τους νόμους έλξης – διαχωρισμού και γίνεται αναφορά στις παραμέτρους που επηρεάζουν την συνεκτική ζώνη μοντελοποίησης. Επίσης αναφέρεται και η αντίστοιχη θεωρία που χρησιμοποιείται από τις βιβλιοθήκες του προγράμματος MSC.Nastran. Στο 5ο κεφάλαιο γίνεται η μοντελοποίηση των συνδέσεων που μελετώνται: 1. CFRP-CFRP co-cured σύνδεση 2. CFRP-Tit co-cured σύνδεση 3. CFRP-Tit co-bonded σύνδεση 4. CFRP-Tit pinned co-cured σύνδεση 5. CFRP-Tit pinned co-bonded σύνδεση 6. Transformed model 7. Proposal 1 8. Proposal 2 Παρουσιάζονται όλες οι ιδιότητες που χρησιμοποιούνται για την μοντελοποίηση, η διακριτοποίηση, η γεωμετρία, οι συνοριακές συνθήκες που επιβάλλονται στο μοντέλο καθώς επίσης και διάφορες εντολές που χρησιμοποιούνται στο πρόγραμμα MSC.Nastran/Patran. Στο επόμενο κεφάλαιο, παρουσιάζονται και σχολιάζονται τα αποτελέσματα των παραπάνω αναλύσεων ενώ γίνεται σύγκριση των αποτελεσμάτων μεταξύ τους προκειμένου να γίνει εξαγωγή συμπερασμάτων. Τέλος, γίνεται αναφορά σε πιθανά θέματα που μπορεί να αποτελέσουν αντικείμενο μελλοντικής μελέτης.