Geri Dön

Delamination analysis by using cohesive interface elements in laminated composites

Laminat kompozitlerde yapışkan ara eleman kullanılarak delaminasyon analizi

  1. Tez No: 255395
  2. Yazar: BURAK GÖZLÜKLÜ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. LEVEND PARNAS
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Mechanical Engineering, Aircraft Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2009
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 149

Özet

Yapışkan Alan Metodu (YAM) kullanılarak gerçekleştirilen sonlu eleman analizi, laminat kompozitlerdeki delaminasyonu incelemek için çok kullanılan bir metottur. Bu çalışmada, YAM' nu çalıştırmak için düzlem gerilim özellikli, sıfır yükseklikte altı-nodlu ikinci dereceli (6-Nİ) ve dört-nodlu lineer (4-NL) iki arayüz elemanı geliştirilmiştir. YAM yaklaşımları Birleşik Mod Yaklaşımı (BMY) ve Ayrık Mod Yaklaşımı (AMY) olarak sınıflandırılmış ve tekyönlü laminat kompozit yapılı Çift Dirsekli Kiriş (ÇDK) testi modellemesinde kullanılmak üzere 6-Nİ arayüz elemanlarına gömülmüştür. Yaklaşımlar için sonuçlar neredeyse aynıdır. Ancak, karışık-modlu yüklemelerde, AMY asimetrik tanjant katılık matrislerinin oluştuğu teorik olarak gösterilmiştir ki bu da yakınsaklık performansını ve/veya genel performansını karışık-modlu durumlarda düşürebilir. Takiben, BMY yapısal denklemleri yeniden çıkarılmıştır. Ara-yüz dayanımının zayıflatılması, ceza sertlik düzeyinin azaltılması ve 4-NL yerinde 6-Nİ ara-yüz elemanı kullanılması gibi yakınsaklık performansını arttırıcı müdahaleler, çıkarılan BMY ve ÇDK testi modeli ile incelenmiştir. Ara-yüz dayanımının zayıflatılması ve ceza sertlik düzeyinin azaltılması modifikasyonlarının etkileri göstermiştir ki; herhangi birinin azaltılması durumunda yakınsaklık artabilmektedir. Ancak, fazlaca azaltma durumda, aşırı-yumuşak sonuçlara ulaşılmıştır. 6-Nİ ve 4-NL arayüz elemanlarını kullanan sonlu eleman modelleri arasındaki morfolojik farklılıklar gösterilmiştir. Bunun sonucunda, yakınsaklık performansının ve genel performansın ters olarak etkilenebildiği ortaya konmuştur. Ek olarak, YBM metodunun seçilmesindeki faydalar, diğer metotlar üzerinden, özelliklede iyi tanınan Sanal Çatlak Kapama Tekniği ile teorik kıyaslama üzerinden tartışılmıştır. Son olarak, sayısal çözümleme ve Eğri-Uzunluğu Metodu tartışılmıştır.

Özet (Çeviri)

Finite element analysis using Cohesive Zone Method (CZM) is a commonly used method to investigate delamination in laminated composites. In this study, two plane strain, zero-thickness six-node quadratic (6-NQ) and four-node linear (4-NL) interface elements are developed to implement CZM. Two main approaches for CZM formulation are categorized as Unified Mode Approach (UMA) and Separated Mode Approach (SMA), and implemented into 6-NQ interface elements to model a double cantilever beam (DCB) test of a unidirectional laminated composite. The results of the approaches are nearly identical. However, it is theoretically shown that SMA spawns non-symmetric tangent stiffness matrices, which may lower convergence and/or overall performance, for mixed-mode loading cases. Next, a UMA constitutive relationship is rederived. The artificial modifications for improving convergence rates such as lowering penalty stiffness, weakening interfacial strength and using 6-NQ instead of 4-NL interface elements are investigated by using the derived UMA and the DCB test model. The modifications in interfacial strength and penalty stiffness indicate that the convergence may be improved by lowering either parameter. However, over-softening is found to occur if lowering is performed excessively. The morphological differences between the meshes of the models using 6-NQ and 4-NL interface elements are shown. As a consequence, it is highlighted that the impact to convergence performance and overall performance might be in opposite. Additionally, benefits of selecting CZM over other methods are discussed, in particular by theoretical comparisons with the popular Virtual Crack Closure Technique. Finally, the numerical solution scheme and the Arc-Length Method are discussed.

Benzer Tezler

  1. Failure analysis of advanced composites under impact by cohesive zone method

    Düşük hızlı darbe altındaki ileri kompozitlerin yapışkan alan yöntemi ile yetmezlik analizi

    OĞUZ DOĞAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KEMAL LEVEND PARNAS

  2. Darbe hasarına maruz kalan sandviç kompozitlerin statik mukavemetinin incelenmesi

    Investigation of static strength of sandwich composites subjected to impact damage

    ABDULLAH İKİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU

  3. Experimental and numerical investigation of damage process in composite laminates under low -velocity impact

    Kompozit laminatlarda düşük hızlı darbe sonucu oluşan hasarın deneysel ve hesaplamalı olarak incelenmesi

    ÖMER TANAY TOPAÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DEMİRKAN ÇÖKER

    YRD. DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES

  4. Kompozit sandviç kirişlerin eğilme darbe davranışının incelenmesi

    Bending impact behavior of composite sandwich beams

    UMUT ÇALIŞKAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Makine MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA KEMAL APALAK

  5. Finite element modelling of tbc failure mechanisms byusing extended finite element method and cohesive zonemethod

    Isıl bariyer kaplamalardaki göçme mekanizmalarınıngenişletilmiş sonlu elemanlar yöntemi ve yapışkan alanmetodu ile modellenmesi

    SAFA MESUT BOSTANCI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES