| Περίληψη: | Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η αριθμητική μελέτη της ταλαντωτικής απόκρισης δοκιμίων από σύνθετο θερμοπλαστικό υλικό με βλάβη λόγω κόπωσης υπό διέγερση λευκού θορύβου. Οι αριθμητικές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν με χρήση του υπολογιστικού πακέτου LS DYNA.
Tα δοκίμια που μελετήθηκαν αποτελούνταν από 16 ορθότροπες στρώσεις διάταξης [-45/0/45/90]2S πολυμερικής μήτρας από θερμοπλαστικό υλικό ενισχυμένης με ίνες άνθρακα και είχαν διαστάσεις 250mmx25mmx2.24mm. Οι συνοριακές συνθήκες που μοντελοποιήθηκαν περιόριζαν την μεταφορική κίνηση του δοκιμίου στην διεύθυνση y σε 2 σημεία. Η διέγερση του λευκού θορύβου μοντελοποιήθηκε με την βοήθεια του υπολογιστικού πακέτου MATLAB. Έγινε χρήση του πεδίου συχνοτήτων για διευκόλυνση της σύγκρισης των αριθμητικών αποτελεσμάτων με τις πειραματικές μετρήσεις.
Αρχικά, έγιναν δοκιμαστικές αναλύσεις FRF(Frequency Response Function-συνάρτηση απόκρισης συχνότητας) και PSD (Power Spectral Density-Φάσμα Πυκνότητας Ισχύος) για την επιλογή των κατάλληλων συνοριακών συνθηκών, πυκνότητας πλέγματος και μέτρου του φορτίου λευκού θορύβου. Στη συνέχεια από τις εικόνες C-scan των δοκιμίων που έχουν υποστεί κόπωση έγινε η μοντελοποίηση των βλαβών. Η κύρια βλάβη που παρατηρήθηκε ήταν η διαστρωματική αποκόλληση και μοντελοποιήθηκε με μη συγχώνευση των κόμβων των στοιχείων και υποβάθμιση κατάλληλων ιδιοτήτων σε συγκεκριμένες στρώσεις.
Τα αποτελέσματα που πάρθηκαν ήταν σε μορφή διαγραμμάτων PSD. Πρώτα συγκρίθηκαν πειραματικά με αριθμητικά αποτελέσματα για το υγιές δοκίμιο καθώς και για τα δοκίμια με βλάβη. Στη συνέχεια, οι 3 επηρεαζόμενες φυσικές συχνότητες καθώς και παράμετροι βλάβης παρουσιάζονται ως κρίτηρια ανίχνευσης και κατηγοριοποίησης βλάβης λόγω κόπωσης.
Τα αριθμητικά αποτελέσματα έχουν ικανοποιητική σύγκλιση με τα πειραματικά και μικρές αποκλίσεις οφείλονται κυρίως σε σφάλματα κατά το πείραμα και σε ατέλειες κατά την κατασκευή του υλικού. Έντονες διαφορές παρατηρήθηκαν στις ταλαντωτικές αποκρίσεις των διαφορετικών δοκιμίων μετά από ίδιους κύκλους φόρτισης καθώς και μεταβολές μετά από κάθε περίπτωση βλάβης σε κάθε δοκίμιο ξεχωριστά. Το πρώτο οφείλεται στην κατασκευή των υλικών που επηρεάζει τη διάδοση της βλάβης και επομένως έγινε διαφορετική μοντελοποίηση ενώ το δεύτερο στην υποβάθμιση του υλικού λόγω κόπωσης που έχει ως συνέπεια την μείωση των φυσικών συχνοτήτων. Τέλος, έγινε κατηγοριοποίηση βλαβών χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους βλάβης βασισμένοι στη γεωμετρία και υποβάθμιση των ιδιοτήτων, τις φυσικές συχνότητες και το εμβαδόν από τις ταλαντωτικές αποκρίσεις.
|
|---|
