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
- Tez No: 442164
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DEMİRKAN ÇÖKER, YRD. DOÇ. DR. ERCAN GÜRSES
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Kompozit malzemelerin düzleme dik yönde gelen dinamik yükleme altında hasar oluşum hassasiyeti ve bu hasarın yapıda tespitinin zorluğu endüstrinin ciddi bir sorunu olarak süregelmiştir. Bu çalışmada, hasar öngörülerine olan güveni artırmak amacıyla hesaplamalı simülasyonlar gerçek hasar oluşum mekanizmasıyla karşılaştırılmıştır.〖[0/90]〗_s dizilimli kiriş laminatlara serbest düşüş darbe deneyleri gerçekleştirilmiştir. Matris çatlağı ve delaminasyondan oluşan hasarın başlangıcı ve ilerlemesi 60,000 kare/saniye hızında gözlemlenerek hasar oluşum sırası kaydedilmiştir. Ardından, dinamik gerinim alanlarının gelişimi Dijital Resim Korelasyonu (DIC) yöntemiyle sayısallaştırılmış ve sonuçta meydana gelen hasar dijital mikroskop ile karakterize edilmiştir. Hesaplamalı kısımda, deneyler 3 boyutlu modellenerek ABAQUS/Explicit sonlu eleman yazılımında ile simüle edilmiştir. Lamina içi matris hasarı sürekli hasar mekaniği (CDM) temelli, LaRC04 hasar oluşum kriterini içeren, bir VUMAT altprogramı ile simülasyonlara entegre edilmiştir. Delaminasyon ise 0°/90° lamina aralarına eklenen kohesif arayüz elemanları ile modellenmiştir. Hasar oluşum zamanı, yeri ve hasar modlarının birbirleriyle etkileşimi deneylerle karşılaştırılmıştır. Darbe altında dinamik matris hasar oluşumu ve delaminasyonla etkileşimi ilk kez gözlemlenmiştir. Genel olarak deneyler ve simülasyonlar arasında iyi bir uyum elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Damage sensitivity of composites under out-of-plane dynamic loading, and its limited detectability on a structure has long remained a prominent problem in industry. In this study, simulations are compared with the real-time damage formation scheme, with the aim of increasing confidence in failure predictions. Drop-weight impact experiments are carried out on a 〖[0/90]〗_s CFRP beam laminate. Initiation and progression of damage, consisting of matrix cracks and delamination, are visualized via ultra-high-speed camera at rates up to 60,000 fps and the sequence of failure events are captured. Evolution of dynamic strain fields is then quantified by a Digital Image Correlation (DIC) analysis and the resulting final failure patterns are characterized by a digital microscope. In the computational part, 3D finite element analysis is performed using ABAQUS/Explicit to simulate the experiments. Intraply matrix damage is modeled using a Continuum Damage Mechanics (CDM) based composite failure theory with LaRC04 initiation criterion and implemented via a user-written VUMAT subroutine. Delamination is modeled using cohesive interface elements introduced between 0°/90° interfaces. Damage initiation time, location and the interaction of failure modes and symmetry are compared with the experiments. The sequence of dynamic matrix cracking followed by dynamic delamination is observed for the first time. A good agreement between experimental and numerical results is achieved.
Benzer Tezler
- Experimental and numerical investigation of damage induced by transverse impact in composite beams and plates
Kompozit kiriş ve plakalarda düzlem dışı darbeye bağlı oluşan hasarın deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
MİRAÇ ONUR BOZKURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Havacılık MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DEMİRKAN ÇÖKER
PROF. DR. KEMAL LEVEND PARNAS
- Failure investigation of composite materials using multi-instrument experimental techniques and numerical method
Çok aletli deney teknikleri ve nümerik yöntemi kullanılarak kompozit malzemelerin kırılmalarının araştırılması
RAJA MUHAMMAD AWAIS KHAN
Doktora
İngilizce
2021
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. MEHMET YILDIZ
- 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
- Damage in laminated composite plates subjected to low-velocity impact
Düşük hızlı darbeye maruz tabakalı kompozit plaklarda hasar analizi
BÜLENT MURAT İÇTEN
Doktora
İngilizce
2006
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN KARAKUZU
- Experimental and numerical investigation of the crushing process of composite crash box
Kompozit çarpışma kutularının ezilme sürecinin deneysel ve hesaplamalı olarak incelenmesi
MEHMET CAN ENGÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURİ BÜLENT ERSOY