Study of material damping in fiber reinforced composites modified with nanoparticles. Experimental investigation and numerical modelling : application to self-deployable structure

In the present thesis, a fully developed research is conducted for the determination of material damping in glass fiber reinforced composites modified with various types of nanoparticles. The research consists of two main parts, the experimental determination of material damping and the confirmatio...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Καϊτσώτη, Βασιλική
Άλλοι συγγραφείς: Kaitsoti, Vasiliki
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2021
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/15295
id nemertes-10889-15295
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Material damping
GFRPs
Free vibration analysis
Panel development mechanism design
Modelling
Απόσβεση υλικού
Ινώδη σύνθετα υλικά
Πείραμα ελεύθερης ταλάντωσης
Σχεδιασμός μηχανισμού έκπτυξης πάνελ
Μοντελοποίηση
spellingShingle Material damping
GFRPs
Free vibration analysis
Panel development mechanism design
Modelling
Απόσβεση υλικού
Ινώδη σύνθετα υλικά
Πείραμα ελεύθερης ταλάντωσης
Σχεδιασμός μηχανισμού έκπτυξης πάνελ
Μοντελοποίηση
Καϊτσώτη, Βασιλική
Study of material damping in fiber reinforced composites modified with nanoparticles. Experimental investigation and numerical modelling : application to self-deployable structure
description In the present thesis, a fully developed research is conducted for the determination of material damping in glass fiber reinforced composites modified with various types of nanoparticles. The research consists of two main parts, the experimental determination of material damping and the confirmation of the experiment through modeling in the programme "Abaqus / CAE". First of all, material damping is determined experimentally in 5 materials which are: Unmodified GFRP, GFRP modified with 0.5% CNTs, GFRP modified with 1% CNTs, GFRP modified with 0.5% nSiC and GFRP modified with 1% nSiC. The construction and operation of the entire experimental set-up is described, as well as the components that the set-up is consist of, and the introduced errors and limitations of the experiment are reported. The results are analyzed and comparisons are made to obtain reliable results. The second part of this thesis concerns two analyzes that were performed to confirm the validity of the experiment. The specimens tested during the experiment are modeled in the "Abaqus / CAE" program in order to calculate the theoretical values of eigenfrequencies. The resulting data is entered in the "MATLAB" program and the theoretical calculation of material damping is conducted. The results showed that the deviation between theoretical and experimental values are negligible and are justified by the errors of the experiment. Thus, the experimental procedure is valid and reliable. Finally, the material with the largest value of material damping was applied to the panel development mechanism of a CubeSat. This analysis, performed in the “Solidworks” program, serves as an example of applying the material with the best energy dissipation capacity to a structure in which the oscillations must be suppressed quickly. In conclusion, the experiment proved to be reliable and accurate as the modeling through "Abaqus/CAE" confirmed its results. The application of the optimal material to a panel development mechanism is one of the many applications in which a construction must be made of a material with excellent damping capacity that can suppress oscillations and prevent a possible failure.
author2 Kaitsoti, Vasiliki
author_facet Kaitsoti, Vasiliki
Καϊτσώτη, Βασιλική
author Καϊτσώτη, Βασιλική
author_sort Καϊτσώτη, Βασιλική
title Study of material damping in fiber reinforced composites modified with nanoparticles. Experimental investigation and numerical modelling : application to self-deployable structure
title_short Study of material damping in fiber reinforced composites modified with nanoparticles. Experimental investigation and numerical modelling : application to self-deployable structure
title_full Study of material damping in fiber reinforced composites modified with nanoparticles. Experimental investigation and numerical modelling : application to self-deployable structure
title_fullStr Study of material damping in fiber reinforced composites modified with nanoparticles. Experimental investigation and numerical modelling : application to self-deployable structure
title_full_unstemmed Study of material damping in fiber reinforced composites modified with nanoparticles. Experimental investigation and numerical modelling : application to self-deployable structure
title_sort study of material damping in fiber reinforced composites modified with nanoparticles. experimental investigation and numerical modelling : application to self-deployable structure
publishDate 2021
url http://hdl.handle.net/10889/15295
work_keys_str_mv AT kaïtsōtēbasilikē studyofmaterialdampinginfiberreinforcedcompositesmodifiedwithnanoparticlesexperimentalinvestigationandnumericalmodellingapplicationtoselfdeployablestructure
AT kaïtsōtēbasilikē meletētēsaposbesēssesynthetaylikaenischymenamenanosōmatidiapeiramatikēdiereunēsēkaiarithmētikēmontelopoiēsēepharmogēseekptyssomenēkataskeuē
_version_ 1771297322634838016
spelling nemertes-10889-152952022-09-05T20:29:24Z Study of material damping in fiber reinforced composites modified with nanoparticles. Experimental investigation and numerical modelling : application to self-deployable structure Μελέτη της απόσβεσης σε σύνθετα υλικά ενισχυμένα με νανοσωματίδια. Πειραματική διερεύνηση και αριθμητική μοντελοποίηση : εφαρμογή σε εκπτυσσόμενη κατασκευή Καϊτσώτη, Βασιλική Kaitsoti, Vasiliki Material damping GFRPs Free vibration analysis Panel development mechanism design Modelling Απόσβεση υλικού Ινώδη σύνθετα υλικά Πείραμα ελεύθερης ταλάντωσης Σχεδιασμός μηχανισμού έκπτυξης πάνελ Μοντελοποίηση In the present thesis, a fully developed research is conducted for the determination of material damping in glass fiber reinforced composites modified with various types of nanoparticles. The research consists of two main parts, the experimental determination of material damping and the confirmation of the experiment through modeling in the programme "Abaqus / CAE". First of all, material damping is determined experimentally in 5 materials which are: Unmodified GFRP, GFRP modified with 0.5% CNTs, GFRP modified with 1% CNTs, GFRP modified with 0.5% nSiC and GFRP modified with 1% nSiC. The construction and operation of the entire experimental set-up is described, as well as the components that the set-up is consist of, and the introduced errors and limitations of the experiment are reported. The results are analyzed and comparisons are made to obtain reliable results. The second part of this thesis concerns two analyzes that were performed to confirm the validity of the experiment. The specimens tested during the experiment are modeled in the "Abaqus / CAE" program in order to calculate the theoretical values of eigenfrequencies. The resulting data is entered in the "MATLAB" program and the theoretical calculation of material damping is conducted. The results showed that the deviation between theoretical and experimental values are negligible and are justified by the errors of the experiment. Thus, the experimental procedure is valid and reliable. Finally, the material with the largest value of material damping was applied to the panel development mechanism of a CubeSat. This analysis, performed in the “Solidworks” program, serves as an example of applying the material with the best energy dissipation capacity to a structure in which the oscillations must be suppressed quickly. In conclusion, the experiment proved to be reliable and accurate as the modeling through "Abaqus/CAE" confirmed its results. The application of the optimal material to a panel development mechanism is one of the many applications in which a construction must be made of a material with excellent damping capacity that can suppress oscillations and prevent a possible failure. Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται μια ολοκληρωμένη έρευνα για τον προσδιορισμό του material damping σε σύνθετα πολυμερή υλικά ενισχυμένα με ίνες γυαλιού και τροποποιημένα με διάφορα είδη νανοσωματιδίων. Η έρευνα αποτελείται από δύο βασικά μέρη, τον πειραματικό προσδιορισμό του material damping και την επιβεβαίωση του πειράματος μέσω μοντελοποίησης στο πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων “Abaqus/CAE”. Αρχικά, πραγματοποιείται ο πειραματικός προσδιορισμός του material damping σε 5 υλικά τα οποία είναι: Μη τροποποιημένο GFRP, GFRP ενισχυμένο με 0.5% CNTs, GFRP ενισχυμένο με 1% CNTs, GFRP ενισχυμένο με 0.5% nSiC και GFRP ενισχυμένο με 1% nSiC. Περιγράφεται η κατασκευή και λειτουργία ολόκληρης της πειραματικής διάταξης αλλά και των εξαρτημάτων που την αποτελούν και αναφέρονται τα εισαγόμενα σφάλματα και περιορισμοί του πειράματος. Τα αποτελέσματα αναλύονται και γίνονται συγκρίσεις ώστε να εξαχθούν αξιόπιστα αποτελέσματα. Το δεύτερο μέρος της διπλωματικής εργασίας αφορά δύο αναλύσεις οι οποίες πραγματοποιήθηκαν για να επιβεβαιώσουν την εγκυρότητα του πειράματος. Τα δοκίμια που εξετάστηκαν κατά τη διάρκεια του πειράματος, μοντελοποιούνται στο πρόγραμμα “Abaqus/CAE” με σκοπό τον υπολογισμό των θεωρητικών τιμών των ιδιοσυχνοτήτων. Τα δεδομένα που προκύπτουν, εισάγονται στο πρόγραμμα “MATLAB” και γίνεται ο θεωρητικός υπολογισμός του material damping. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι αποκλίσεις μεταξύ θεωρητικών και πειραματικών τιμών είναι αμελητέες και δικαιολογούνται από τα σφάλματα του πειράματος. Έτσι, το πείραμα που πραγματοποιήθηκε είναι έγκυρο και αξιόπιστο. Τέλος, το υλικό με το μεγαλύτερο material damping εφαρμόστηκε στον μηχανισμό έκπτυξης των panel ενός CubeSat. Η ανάλυση αυτή, η οποία πραγματοποιήθηκε στο πρόγραμμα “Solidworks”, λειτουργεί σαν ένα παράδειγμα εφαρμογής του υλικού με τη βέλτιστη ικανότητα διάχυσης της ενέργειας σε μια κατασκευή στην οποία οι ταλαντώσεις πρέπει να καταστέλλονται γρήγορα. Συμπερασματικά, το πείραμα αν και είχε σφάλματα αποδείχθηκε αξιόπιστο και ακριβές καθώς η μοντελοποίηση μέσω του “Abaqus/CAE” επιβεβαίωσε τα αποτελέσματά του. Η εφαρμογή του βέλτιστου υλικού σ’ έναν μηχανισμό έκπτυξης αποτελεί μια από τις πολλές εφαρμογές στην οποία η κατασκευή πρέπει να αποτελείται από ένα υλικό με άριστη ικανότητα απόσβεσης το οποίο να μπορεί να καταστείλει τις ταλαντώσεις και να αποτρέψει μια πιθανή αστοχία. 2021-10-12T05:53:20Z 2021-10-12T05:53:20Z 2021-10-19 http://hdl.handle.net/10889/15295 en application/pdf