Διερεύνηση μεθόδων περιορισμού διάδοσης αποκολλήσεων σε πλάκες και κελύφη από σύνθετα υλικά
Η χρήση θερμοπλαστικών υλικών σε αεροναυπηγικές και αεροδιαστημικές κατασκευές αυξάνεται συνεχώς τα τελευταία χρόνια. Ωστόσο, η σύνδεση των θερμοπλαστικών υλικών γίνεται με χρήση μηχανικών συνδέσεων ή χρήση κόλλας, γεγονός που παρουσιάζει κινδύνους, καθώς μπορεί να επέλθει καταστροφική αστοχία λόγω...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2023
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/24581 |
| id |
nemertes-10889-24581 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Θερμοπλαστικά σύνθετα υλικά Συγκόλληση σύντηξης Συγκόλληση με αγωγιμότητα Θραυστομηχανική Πεπερασμένα στοιχεία Μοντέλο ζώνης συνοχής Thermoplastic composites Fusion bonding Conduction welding Fracture mechanics Finite elements Cohesive zone model |
| spellingShingle |
Θερμοπλαστικά σύνθετα υλικά Συγκόλληση σύντηξης Συγκόλληση με αγωγιμότητα Θραυστομηχανική Πεπερασμένα στοιχεία Μοντέλο ζώνης συνοχής Thermoplastic composites Fusion bonding Conduction welding Fracture mechanics Finite elements Cohesive zone model Βαληλής, Σταύρος Διερεύνηση μεθόδων περιορισμού διάδοσης αποκολλήσεων σε πλάκες και κελύφη από σύνθετα υλικά |
| description |
Η χρήση θερμοπλαστικών υλικών σε αεροναυπηγικές και αεροδιαστημικές κατασκευές αυξάνεται συνεχώς τα τελευταία χρόνια. Ωστόσο, η σύνδεση των θερμοπλαστικών υλικών γίνεται με χρήση μηχανικών συνδέσεων ή χρήση κόλλας, γεγονός που παρουσιάζει κινδύνους, καθώς μπορεί να επέλθει καταστροφική αστοχία λόγω αποσύνδεσης των δομικών μερών. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάστηκε ένας ανερχόμενος τρόπος σύνδεσης θερμοπλαστικών υλικών, η συγκόλληση, και πραγματοποιήθηκε αριθμητική προσομοίωση και μοντελοποίηση της αποκόλλησης στις συνδέσεις συγκόλλησης υπό διάφορους τύπους φόρτισης. Η προσομοίωση της συμπεριφοράς της σύνδεσης συγκόλλησης με αγωγιμότητα βασίστηκε στο Μοντέλο Ζώνης Συνοχής και αναπτύχθηκαν αριθμητικά μοντέλα που προσομοίαζαν θραυστομηχανικά πειράματα σε τρεις τύπους δοκιμίων. Τα δοκίμια που αναπτύχθηκαν με τη μέθοδο Πεπερασμένων Στοιχείων ήταν το δοκίμιο Διπλής Προβόλου Δοκού, το δοκίμιο Διάτμησης Πλακών Διαφορετικού Μήκους με Ρωγμή και το δοκίμιο Διάτμησης με Σύνδεση Μονής Επικάλυψης Στρώματος. Για την επιβεβαίωση των αριθμητικών μοντέλων Πεπερασμένων Στοιχείων πραγματοποιήθηκε πειραματική διαδικασία για τη μελέτη της συμπεριφοράς των συνδέσεων συγκόλλησης με αγωγιμότητα σε δοκίμια Διπλής Προβόλου Δοκού και δοκίμια Κάμψης με Εγκοπή στο Άκρο, υπό ψευδοστατικά φορτία και φορτία κόπωσης τύπου-Ι και τύπου-ΙΙ, ενώ χρησιμοποιήθηκαν και πειραματικά αποτελέσματα από τη σχετική βιβλιογραφία. Στο τέλος της εργασίας πραγματοποιήθηκε σύγκριση των αποτελεσμάτων των αριθμητικών μοντέλων με τα πειραματικά αποτελέσματα. Από τα αποτελέσματα που εξήχθησαν προκύπτει ότι οι προδιαγραφές ASTM D5528-13 και ASTM D7905-14 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για το χαρακτηρισμό της θραυστομηχανικής συμπεριφοράς των συνδέσεων συγκόλλησης με αγωγιμότητα. Επίσης, προκύπτει ότι το μοντέλο που αναπτύχθηκε μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση της αποκόλλησης σε συνδέσεις συγκόλλησης με μεγάλη ακρίβεια και μικρό υπολογιστικό κόστος. Τέλος, παρατηρείται ότι το πρόγραμμα ANSYS APDL δεν μπορεί να προβλέψει την απότομη διάδοση της αποκόλλησης που παρουσιάστηκε κατά το πείραμα, αλλά η καμπύλη των αριθμητικών αποτελεσμάτων δείχνει να ακολουθεί ικανοποιητικά την τάση των πειραματικών αποτελεσμάτων. |
| author2 |
Valilis, Stavros |
| author_facet |
Valilis, Stavros Βαληλής, Σταύρος |
| author |
Βαληλής, Σταύρος |
| author_sort |
Βαληλής, Σταύρος |
| title |
Διερεύνηση μεθόδων περιορισμού διάδοσης αποκολλήσεων σε πλάκες και κελύφη από σύνθετα υλικά |
| title_short |
Διερεύνηση μεθόδων περιορισμού διάδοσης αποκολλήσεων σε πλάκες και κελύφη από σύνθετα υλικά |
| title_full |
Διερεύνηση μεθόδων περιορισμού διάδοσης αποκολλήσεων σε πλάκες και κελύφη από σύνθετα υλικά |
| title_fullStr |
Διερεύνηση μεθόδων περιορισμού διάδοσης αποκολλήσεων σε πλάκες και κελύφη από σύνθετα υλικά |
| title_full_unstemmed |
Διερεύνηση μεθόδων περιορισμού διάδοσης αποκολλήσεων σε πλάκες και κελύφη από σύνθετα υλικά |
| title_sort |
διερεύνηση μεθόδων περιορισμού διάδοσης αποκολλήσεων σε πλάκες και κελύφη από σύνθετα υλικά |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://hdl.handle.net/10889/24581 |
| work_keys_str_mv |
AT balēlēsstauros diereunēsēmethodōnperiorismoudiadosēsapokollēseōnseplakeskaikelyphēaposynthetaylika AT balēlēsstauros investigationofcrackstoppingconceptsindelaminatedcompositeplatesandshells |
| _version_ |
1771297151121358848 |
| spelling |
nemertes-10889-245812023-02-25T04:34:50Z Διερεύνηση μεθόδων περιορισμού διάδοσης αποκολλήσεων σε πλάκες και κελύφη από σύνθετα υλικά Investigation of crack stopping concepts in delaminated composite plates and shells Βαληλής, Σταύρος Valilis, Stavros Θερμοπλαστικά σύνθετα υλικά Συγκόλληση σύντηξης Συγκόλληση με αγωγιμότητα Θραυστομηχανική Πεπερασμένα στοιχεία Μοντέλο ζώνης συνοχής Thermoplastic composites Fusion bonding Conduction welding Fracture mechanics Finite elements Cohesive zone model Η χρήση θερμοπλαστικών υλικών σε αεροναυπηγικές και αεροδιαστημικές κατασκευές αυξάνεται συνεχώς τα τελευταία χρόνια. Ωστόσο, η σύνδεση των θερμοπλαστικών υλικών γίνεται με χρήση μηχανικών συνδέσεων ή χρήση κόλλας, γεγονός που παρουσιάζει κινδύνους, καθώς μπορεί να επέλθει καταστροφική αστοχία λόγω αποσύνδεσης των δομικών μερών. Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάστηκε ένας ανερχόμενος τρόπος σύνδεσης θερμοπλαστικών υλικών, η συγκόλληση, και πραγματοποιήθηκε αριθμητική προσομοίωση και μοντελοποίηση της αποκόλλησης στις συνδέσεις συγκόλλησης υπό διάφορους τύπους φόρτισης. Η προσομοίωση της συμπεριφοράς της σύνδεσης συγκόλλησης με αγωγιμότητα βασίστηκε στο Μοντέλο Ζώνης Συνοχής και αναπτύχθηκαν αριθμητικά μοντέλα που προσομοίαζαν θραυστομηχανικά πειράματα σε τρεις τύπους δοκιμίων. Τα δοκίμια που αναπτύχθηκαν με τη μέθοδο Πεπερασμένων Στοιχείων ήταν το δοκίμιο Διπλής Προβόλου Δοκού, το δοκίμιο Διάτμησης Πλακών Διαφορετικού Μήκους με Ρωγμή και το δοκίμιο Διάτμησης με Σύνδεση Μονής Επικάλυψης Στρώματος. Για την επιβεβαίωση των αριθμητικών μοντέλων Πεπερασμένων Στοιχείων πραγματοποιήθηκε πειραματική διαδικασία για τη μελέτη της συμπεριφοράς των συνδέσεων συγκόλλησης με αγωγιμότητα σε δοκίμια Διπλής Προβόλου Δοκού και δοκίμια Κάμψης με Εγκοπή στο Άκρο, υπό ψευδοστατικά φορτία και φορτία κόπωσης τύπου-Ι και τύπου-ΙΙ, ενώ χρησιμοποιήθηκαν και πειραματικά αποτελέσματα από τη σχετική βιβλιογραφία. Στο τέλος της εργασίας πραγματοποιήθηκε σύγκριση των αποτελεσμάτων των αριθμητικών μοντέλων με τα πειραματικά αποτελέσματα. Από τα αποτελέσματα που εξήχθησαν προκύπτει ότι οι προδιαγραφές ASTM D5528-13 και ASTM D7905-14 μπορούν να χρησιμοποιηθούν για το χαρακτηρισμό της θραυστομηχανικής συμπεριφοράς των συνδέσεων συγκόλλησης με αγωγιμότητα. Επίσης, προκύπτει ότι το μοντέλο που αναπτύχθηκε μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την προσομοίωση της αποκόλλησης σε συνδέσεις συγκόλλησης με μεγάλη ακρίβεια και μικρό υπολογιστικό κόστος. Τέλος, παρατηρείται ότι το πρόγραμμα ANSYS APDL δεν μπορεί να προβλέψει την απότομη διάδοση της αποκόλλησης που παρουσιάστηκε κατά το πείραμα, αλλά η καμπύλη των αριθμητικών αποτελεσμάτων δείχνει να ακολουθεί ικανοποιητικά την τάση των πειραματικών αποτελεσμάτων. The use of thermoplastic composites in aeronautical and aerospace structures has been increasing in recent years. However, the joining of thermoplastic materials is achieved by the use of mechanical fasteners or adhesives, which presents risks as catastrophic failure can occur due to disconnection of structural parts. In this thesis, an emerging way of joining thermoplastic composites, welding, was presented and numerical simulation and modelling of delamination in welded joints under different types of loading was carried out. The simulation of the behavior of the conduction welded joints was based on the Cohesive Zone Model and numerical models were developed simulating fracture mechanics experiments on three types of specimens. The specimens developed using Finite Element method were the Double Cantilever Beam specimen, the Cracked Lap Shear specimen, and the Single Lap Shear specimen. For the validation of the numerical models an experimental procedure was carried out to study the behavior of the conduction welded joints in Double Cantilever Beam specimens and End Notched Flexure specimens under preudo-static and fatigue loads in mode-I and mode-II loading, and experimental results from the relevant literature were also used. At the end of this thesis, the results of the numerical models were compared with experimental results. From the results obtained, it can be concluded that ASTM D5528-13 and ASTM D7905-14 specifications can be used to characterize the fracture mechanics behavior of conduction welded joints. It is also concluded that the developed model can be used to simulate delamination in welded joints with high accuracy and low computational cost. Finally, it is observed that the ANSYS APDL program cannot predict the abrupt propagation of delamination that occurred during the experiments, but the curve of the numerical results seems to follow the trend of the experimental results satisfactorily. 2023-02-24T11:53:55Z 2023-02-24T11:53:55Z 2023-02-24 https://hdl.handle.net/10889/24581 el - application/pdf |
