Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/7285
Title: Numerical simulation of damage progression in GFRP composites under cyclic loading
Authors: Ηλιόπουλος, Ηλίας
Issue Date: 2014-04-30
Keywords: Σύνθετα υλικά
Κόπωση
Keywords (translated): Composite materials
Fatigue
Abstract: Αντικείμενο της εργασίας αποτελεί η ανάπτυξη ανισότροπου μη γραμμικού καταστατικού μοντέλου υλικού, που περιλαμβάνει την πρόβλεψη της έναρξης και προοδευτικής διάδοσης της βλάβης, για την προσομοίωση της μηχανικής συμπεριφοράς πολύστρωτων διατάξεων από ινώδη σύνθετα υλικά υπό κυκλική φόρτιση. Το καταστατικό μοντέλο χρησιμοποιεί ως δεδομένα εισόδου τη μηχανική συμπεριφορά της στρώσης υπό κυκλική εντατική κατάσταση σταθερού εύρους και προβλέπει τη διάρκεια ζωής και την εναπομένουσα δυσκαμψία και στατική αντοχή οποιασδήποτε πολύστρωτης διάταξης υπό πολυαξονική κυκλική φόρτιση μεταβλητού εύρους. Στο πλαίσιο της εργασίας διεξήχθησαν πειράματα για την ανάπτυξη καταστατικών μοντέλων που περιγράφουν την μηχανική συμπεριφορά της στρώσης υπό κυκλική φόρτιση, στις κύριες διευθύνσεις της, επεξεργάστηκαν πειραματικά δεδομένα, παρήχθησαν τα καταστατικά μοντέλα και αναπτύχθηκε κώδικας για την προσομοίωση. Τα μοντέλα της μηχανικής συμπεριφοράς της στρώσης υπό κυκλική εντατική κατάσταση παρουσιάστηκαν λεπτομερώς, όπως προέκυψαν από την επεξεργασία δεδομένων από 304 πειράματα, στατικά και κοπωτικά. Εισήχθησαν νέα καταστατικά μοντέλα για την αναπαράσταση της μηχανικής συμπεριφοράς της στρώσης υπό κυκλική φόρτιση, για τις ιδιότητες που δεν υπήρχαν διαθέσιμα ή που τα διαθέσιμα κρίθηκαν μη ικανοποιητικά. Η μέθοδος είχε δύο εφαρμογές. Στην μία θεωρήθηκε ομογενές εντατικό πεδίο και ο υπολογισμός της εντατικής κατάστασης έγινε με τις υποθέσεις της κλασικής θεωρίας πολύστρωτων πλακών. Η άλλη ήταν σε εμπορικό κώδικα πεπερασμένων στοιχείων. Διεξήχθη εκτενής ποιοτική ανάλυση ευαισθησίας της μεθόδου για να διαπιστωθεί ποιοί παράγοντες επηρεάζουν περισσότερο τα αποτελέσματα. Η εγκυρότητα της μεθόδου επιβεβαιώθηκε από ιδιαίτερα εκτενή σύγκριση των προβλέψεων και των δύο εφαρμογών της με πειραματικά δεδομένα: 785 πειράματα διαφόρων πολύστρωτων διατάξεων υπό διάφορες συνθήκες φόρτισης.
Abstract (translated): An anisotropic non-linear constitutive model implementing progressive damage concepts to predict the residual strength/stiffness and life of composite laminates subjected to multi-axial variable amplitude cyclic loading, FADAS, was presented. The in-plane mechanical behaviour in the principal directions of the uni-directional ply under cyclic loading was also comprehensively presented and implemented in the constitutive model. Stiffness degradation and static or fatigue strength of any multi-directional stacking sequence can be predicted. Two implementations of the method were developed. In the first, homogenous stress field was considered and the cyclic load sequence was simulated cycle by cycle. The second was in a commercial FE code. Strength and stiffness degradation were modelled using simple and cost-effective schemes, while the failure criterion of Puck along with post-failure behaviour of the material, were implemented. An extensive qualitative sensitivity analysis was performed to determine the factors affecting more the simulation results. The method was exhaustively validated by almost entirely reclaiming a huge experimental database, consisting of various laminates under various loading conditions.
Appears in Collections:Τμήμα Μηχανολόγων και Αεροναυπηγών Μηχαν. (ΔΔ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Elias_Eliopoulos_PhD_Thesis_rev02.pdf6.74 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.