Modeliranje popuštanja kompozitnih konstrukcija u području spojeva

diplomski rad

• Naslov (engleski): Modelling of failure of composite structures in the joint regions
• Autor: Kristijan Brezović
• Mentor: Darko Ivančević (mentor)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Fakultet strojarstva i brodogradnje; Zagreb
• Datum i država obrane: 2025-02-10, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: TEHNIČKE ZNANOSTI; Zrakoplovstvo, raketna i svemirska tehnika; Konstrukcija i osnivanje letjelica

Sažetak

U ovom radu usporedena su dva kriterija popuštanja kompozita jednosmjernih slojeva,
Hashin-ov kriterij popuštanja i LaRC05 kriterij koji je dostupan tek u novijim verzijama
Abaqus® programa. Dok Hashin-ov kriterij razlikuje četiri načina popuštanja konstituenata
prema vlačnom i tlačnom opterećenju, LaRC05 kriterij razlikuje popuštanje kompozita na
četiri načina: lom matrice, izvijanje i lom vlakana te popuštanje vlakana uslijed vlaka; što
predstavlja veliku prednost u dimenzioniranju konstrukcije. Najprije su u radu iznesene
teorijske podloge kompozitnih materijala i njihovih načina popuštanja, a potom su opisani
kriteriji popuštanja koji su fokus usporedbe. Nakon toga objašnjena je XFEM numerička
metoda pomoću koje se računa propagacija oštećenja, primijenom LaRC05 kriterija. U
sedmom poglavlju opisana je izrada numeričkog modela validacije i tri realna detalja
zakovičnih spojeva što uključuje svojstva materijala i kontakta, rubne uvjete i mrežu
konačnih elemenata. U osmom poglavlju predstavljeni su rezultati dobiveni provodenjem
modela u programu Abaqus/CAE koristeći Abaqus/Standard i Abaqus/Explicit solvere kao
dijagrami sila-pomak, vizualni prikaz područja popuštanja i krivulje indeksa popuštanja na
području otvora za validacijski model. U posljednjem poglavlju iznesen je zaključak na
temelju dobivenih rezultata i iskustava sakupljenih prilikom iterativnog postupka pripreme
i provedbe modela simulacija.

Sažetak (engleski)

In this thesis, a comparison was made between two failure criteria for unidirectional
composite laminates, Hashin’s criterion and LaRC05 criterion, which is available in the
newer versions of Abaqus® software. While Hashin’s criterion differs constituent failures
according to tensile and compressive load, LaRC05 criterion distinguishes composite failure
as four different modes: matrix cracking, fiber kinking and splitting and fiber tensile;
which represents a significant advantage during the design process. Firstly, theoretical
background on composite materials and their failure modes was brought out, after which
two failure criteria that are focus of the comparison were described. Next, the XFEM
numerical method, which is used while simulating damage propagation in LaRC05 criterion,
was explained. In the seventh chapter, the numerical model for both the validation
coupon and the realistic riveted joint were explained which includes material properties
and contact properties, boundary conditions and finite element mesh. In the eighth chapter,
the results of all the simulations are analyzed and are obtained by running the simulations
in Abaqus/CAE using Abaqus/Standard and Abaqus/Explicit solvers. The results include
force-displacement diagrams, failure modes distributions and failure criteria indeces plots.
In the last chapter a conclusion was put forward based on the results and experiences
gathered during the process of preparation and implementation of the simulation models.

• Ključne riječi: LaRC05 kriterij popuštanja; Hashin kriterij popuštanja; Abaqus; metoda konačnih elemenata; XFEM
• Ključne riječi (engleski): LaRC05 failure criterion; Hashin failure criterion; Abaqus; Finite Element Method; XFEM
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:660188
• Studijski program: Naziv: Zrakoplovno inženjerstvo; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: magistar/magistra inženjer/inženjerka zrakoplovnog inženjerstva (mag. ing. aeroing.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2025-02-03 14:17:47