Experimental determination of the strain energy release rate, comparison with the j-integral and use of methods for calculating the effective crack length

In this work, an investigation of the fracture behavior of two different adhesive joints is carried out using experiments to evaluate the interfacial delamination under Mode I loading. The two joints utilized are the dissimilar Titanium-CFRP joint, which consisted of a Titanium sheet bonded to a pla...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Δημόπουλος, Γεώργιος
Άλλοι συγγραφείς: Dimopoulos, Georgios
Γλώσσα:English
Έκδοση: 2023
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:https://hdl.handle.net/10889/24586
id nemertes-10889-24586
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Fracture mechanics
Composite materials
Effective crack length
SERR
J-integral
Θραυστομηχανική
Σύνθετα υλικά
Ισοδύναμο μήκος ρωγμής
Ρυθμός απελευθέρωσης ενέργειας παραμόρφωσης
spellingShingle Fracture mechanics
Composite materials
Effective crack length
SERR
J-integral
Θραυστομηχανική
Σύνθετα υλικά
Ισοδύναμο μήκος ρωγμής
Ρυθμός απελευθέρωσης ενέργειας παραμόρφωσης
Δημόπουλος, Γεώργιος
Experimental determination of the strain energy release rate, comparison with the j-integral and use of methods for calculating the effective crack length
description In this work, an investigation of the fracture behavior of two different adhesive joints is carried out using experiments to evaluate the interfacial delamination under Mode I loading. The two joints utilized are the dissimilar Titanium-CFRP joint, which consisted of a Titanium sheet bonded to a plate of multilayer CFRP material. This joint was reinforced on both sides with two Aluminum beams to increase the stiffness of the joint and prevent plastic deformation of the Titanium. The second joint is symmetrical and consists of two UD-CFRP plates which have been polymerized together with the adhesive film to create the final joint investigated. Static experiments were carried out to obtain results for the fracture resistance of the joints. By calibrating the compliance-crack length curve from the experiments and through analytical equations from literature, various equivalent crack lengths were calculated. The advantages of deriving equivalent crack length are significant as many times visual observation of the crack during propagation is difficult or even impossible. Such cases are the experiments with Mode II loading, where the two bonded sublaminates do not open and the existence of a secondary crack in the specimen where it is not easy to separate the primary and secondary crack, as is the case in the TiCoAJo. The last advantage of the equivalent crack length is that any existence of plastic deformation "in front" of the apparent crack can be accounted for the calculations. Finally, subject of the thesis is also the comparison of the Strain Energy Release Rate (SERR) obtained from the equivalent crack lengths with the J-Integral calculated through video recording of the experiments.
author2 Dimopoulos, Georgios
author_facet Dimopoulos, Georgios
Δημόπουλος, Γεώργιος
author Δημόπουλος, Γεώργιος
author_sort Δημόπουλος, Γεώργιος
title Experimental determination of the strain energy release rate, comparison with the j-integral and use of methods for calculating the effective crack length
title_short Experimental determination of the strain energy release rate, comparison with the j-integral and use of methods for calculating the effective crack length
title_full Experimental determination of the strain energy release rate, comparison with the j-integral and use of methods for calculating the effective crack length
title_fullStr Experimental determination of the strain energy release rate, comparison with the j-integral and use of methods for calculating the effective crack length
title_full_unstemmed Experimental determination of the strain energy release rate, comparison with the j-integral and use of methods for calculating the effective crack length
title_sort experimental determination of the strain energy release rate, comparison with the j-integral and use of methods for calculating the effective crack length
publishDate 2023
url https://hdl.handle.net/10889/24586
work_keys_str_mv AT dēmopoulosgeōrgios experimentaldeterminationofthestrainenergyreleaseratecomparisonwiththejintegralanduseofmethodsforcalculatingtheeffectivecracklength
AT dēmopoulosgeōrgios peiramatikosprosdiorismostourythmouapeleutherōsēsenergeiasparamorphōsēssynkrisēmetooloklērōmajintegralkaichrēsēmethodōnypologismoutouisodynamoumēkousrōgmēssethraustomēchanikapeiramatatypoui
_version_ 1771297348608065536
spelling nemertes-10889-245862023-03-02T04:38:28Z Experimental determination of the strain energy release rate, comparison with the j-integral and use of methods for calculating the effective crack length Πειραματικός προσδιορισμός του ρυθμού απελευθέρωσης ενέργειας παραμόρφωσης, σύγκριση με το ολοκλήρωμα j-integral και χρήση μεθόδων υπολογισμού του ισοδύναμου μήκους ρωγμής σε θραυστομηχανικά πειράματα τύπου Ι Δημόπουλος, Γεώργιος Dimopoulos, Georgios Fracture mechanics Composite materials Effective crack length SERR J-integral Θραυστομηχανική Σύνθετα υλικά Ισοδύναμο μήκος ρωγμής Ρυθμός απελευθέρωσης ενέργειας παραμόρφωσης In this work, an investigation of the fracture behavior of two different adhesive joints is carried out using experiments to evaluate the interfacial delamination under Mode I loading. The two joints utilized are the dissimilar Titanium-CFRP joint, which consisted of a Titanium sheet bonded to a plate of multilayer CFRP material. This joint was reinforced on both sides with two Aluminum beams to increase the stiffness of the joint and prevent plastic deformation of the Titanium. The second joint is symmetrical and consists of two UD-CFRP plates which have been polymerized together with the adhesive film to create the final joint investigated. Static experiments were carried out to obtain results for the fracture resistance of the joints. By calibrating the compliance-crack length curve from the experiments and through analytical equations from literature, various equivalent crack lengths were calculated. The advantages of deriving equivalent crack length are significant as many times visual observation of the crack during propagation is difficult or even impossible. Such cases are the experiments with Mode II loading, where the two bonded sublaminates do not open and the existence of a secondary crack in the specimen where it is not easy to separate the primary and secondary crack, as is the case in the TiCoAJo. The last advantage of the equivalent crack length is that any existence of plastic deformation "in front" of the apparent crack can be accounted for the calculations. Finally, subject of the thesis is also the comparison of the Strain Energy Release Rate (SERR) obtained from the equivalent crack lengths with the J-Integral calculated through video recording of the experiments. Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία, γίνεται ανάλυση της θραυστομηχανικής συμπεριφοράς δύο διαφορετικών συγκολλητών συνδέσμων με χρήση πειραμάτων για εκτίμηση της διαστρωματικής αποκόλλησης σε φόρτιση τύπου Ι. Οι δύο σύνδεσμοι που χρησιμοποιήθηκαν είναι ο ανόμοιος σύνδεσμος Τιτανίου-CFRP, ο οποίος αποτελούταν από ένα φύλλο Τιτανίου συγκολλημένο με πλάκα πολύστρωτου CFRP υλικού. Αυτός ο σύνδεσμος ενισχύθηκε και από τις δύο πλευρές του με δύο δοκούς Αλουμινίου για να αυξηθεί η δυσκαμψία του συνδέσμου και να αποτραπεί η πλαστική παραμόρφωση του Τιτανίου. Ο δεύτερος σύνδεσμος είναι συμμετρικός και αποτελείται από δύο UD-CFRP πλάκες οι οποίες έχουν πολυμερισθεί μαζί με το φιλμ κόλλας ώστε να δημιουργηθεί ο τελικός σύνδεσμος που θα μελετηθεί. Πραγματοποιήθηκαν στατικά πειράματα και για τα δύο είδη συνδέσμων έτσι ώστε να εξαχθούν αποτελέσματα για την θραυστομηχανική ανάλυση των συνδέσμων. Μέσω προσαρμογής της καμπύλης ενδοτικότητας-μήκους ρωγμής από τα πειράματα και μέσω αναλυτικών εξισώσεων τις βιβλιογραφίας υπολογίσθηκαν διάφορα ισοδύναμα μήκη ρωγμής. Τα πλεονεκτήματα της εξαγωγής ισοδύναμου μήκους ρωγμής είναι σημαντικά καθώς πολλές φορές είναι η οπτική μέτρηση της ρωγμής κατά την διάδοση, είναι δύσκολη έως και αδύνατη. Τέτοιες περιπτώσεις αποτελούν τα πειράματα με φόρτιση τύπου ΙΙ όπου τα δύο συγκολλούμενα μέρη του συνδέσμου δεν ανοίγουν καθώς και στην περίπτωση ύπαρξης δευτερεύουσας ρωγμής στο δοκίμιο όπου δεν είναι εύκολο να διαχωριστεί η κύρια και η δευτερεύουσα ρωγμή, όπως συμβαίνει στον σύνδεσμο TiCoAJo. Ένα τελευταίο πλεονέκτημα του ισοδύναμου μήκους ρωγμής είναι ότι μπορεί να ληφθεί υπόψιν στους υπολογισμούς τυχόν ύπαρξη πλαστικών παραμορφώσεων «μπροστά» από την οπτικά εμφανής ρωγμή. Τέλος αντικείμενο της Διπλωματικής Εργασίας αποτελεί και η σύγκριση του ρυθμού απελευθέρωσης ενέργειας παραμόρφωσης (SERR) που προέκυψε από τα ισοδύναμα μήκη ρωγμής με το ολοκλήρωμα J-Integral που υπολογίσθηκε μέσω καταγραφής των πειραμάτων σε βίντεο. 2023-02-28T06:18:15Z 2023-02-28T06:18:15Z 2023-02-26 https://hdl.handle.net/10889/24586 en Attribution 3.0 United States http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/us/ application/pdf