Numeričko modeliranje međuslojnih oštećenja kompozitnih konstrukcija u uvjetima cikličkog opterećenja

master's thesis

• Title (english): Numerical modelling of interlayer damage of composite structures in cyclic loading conditions
• Author: Petar Škvorc
• Mentor: Darko Ivančević (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2019-07-12, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering

Abstract

Cilj ovog rada je numerički modelirati proces stvaranja i propagacije međuslojnih oštećenja kompozita od ugljičnih vlakana ojačanih epoksidnom smolom tijekom dugotrajnog cikličkog opterećenja. Analiza je provođena pomoću metode konačnih elemenata unutar programskog paketa Abaqus/Standard. Validacija modela i korištenih parametara je utvrđivana uspoređivanjem numerički dobivenih rezultata s eksperimentalnim rezultatima iz literature. U prvom djelu rada je dan teorijski pregled karakteristika i proizvodnje kompozitnih materijala, a zatim osnove matematičkog opisivanja dinamičkog opterećenja. Potom su opisane teorijske osnove mehanike loma i oštećenja, te je nakon toga dan pregled konačnih elemenata za analizu kompozitnih konstrukcija. Finalno, opisane su numeričke metode korištene za analizu. U drugom dijelu rada je definirana geometrija modela i opisan je postupak modeliranja cikličkog opterećenja i mehanike oštećenja u numeričkom smislu. Finalno, dobiveni rezultati su uspoređivani s eksperimentalnim, te su nakon toga varirani parametri materijala pri čemu je praćena konvergencija rješenja kao i vrijeme trajanja analize za svaku varijaciju.

Abstract (english)

The purpose of this thesis is to numerically model the process of initiation and propagation of interlaminar damage of carbon fibre/epoxy composite during cyclic loading. The analysis was carried out via finite element method within Abaqus/Standard. Model and material parameter validation was done by comparison of numerical values and experimental data from literature. A theoretical overview of material characteristics and manufacturing process of composite materials is done in the first part of the thesis. Then, theoretical basics of mathematical description of fatigue loading is shown. Furthermore, the basics of fracture and damage mechanics are described. Finally, numerical methods, as well as finite elements for analysis of composite materials are explained. The second part of the thesis consists of detailed description of the numerical modelling process. The obtained results were compared to experimental, and material parameters were varied to study their effects on the results and the analysis duration.

• Keywords: Kompozitni materijal; zamor konstrukcije; cikličko opterećenje; delaminacija; VCCT metoda; DCB model; numerička analiza; metoda konačnih elemenata.
• Keywords (english): Composite materials; fatigue; cyclic loading; delamination; VCCT method; DCB model; numerical analysis; finite element method.
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:880770
• Study programme: Title: Mechanical Engineering; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva (magistar/magistra inženjer/inženjerka strojarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2019-07-03 11:01:28