Delamination analysis by using cohesive interface elements in laminated composites
Laminat kompozitlerde yapışkan ara eleman kullanılarak delaminasyon analizi
- Tez No: 255395
- Danışmanlar: PROF. DR. LEVEND PARNAS
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Uçak Mühendisliği, Mechanical Engineering, Aircraft Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- 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
2013
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL LEVEND PARNAS
- 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
2023
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- 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
2016
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DEMİRKAN ÇÖKER
YRD. DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
- Kompozit sandviç kirişlerin eğilme darbe davranışının incelenmesi
Bending impact behavior of composite sandwich beams
UMUT ÇALIŞKAN
Doktora
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KEMAL APALAK
- 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
2019
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES