Tez detayları

Modeling of intersonic delamination in curved-thick composite laminates under quasi-static loading = Bükümlü ve kalın kompozit laminatlardaki intersonik delaminasyonun sanki-statik yük altında modellenmesi

Yazarlar:

Gözlüklü, Burak

Yayıncı:

Orta Doğu Teknik Üniversitesi

Ana Başlıklar:

Mühendislik ve uygulamalı operasyonlar

Belge Tipi:

Tezler

Program Tipi:

Doktora (Phd)

Yayın Tarihi:

12/2013

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2000298781

Anahtar sözcükler:

Makina Mühendisliği

Özet

One of the widely used geometrically complex parts in advanced commercial aircraft is L-shaped composite laminates in which mixed-mode delamination failure is reported. Dynamic delamination under quasi-static loading is studied using explicit finite element method in conjunction with Cohesive Zone Modeling (CZM). A 4-noded interface element working with Bilinear (BL), Xu-Needleman (XN) and rate-dependent bilinear (RD) CZMs are implemented in ABAQUS/Explicit. The interface elements are validated with benchmark tests from literature for each fracture mode subjected to static and dynamic loading. A 12-ply woven-fabric Graphite/Epoxy L-shaped composite laminate is modeled with BL cohesive layers placed in all interfaces. Macromechanical and micromechanical behaviors are compared to experiments and are found to be in good agreement. Single delamination initiates in mode-I and smoothly transitions to mode-II during propagation at intersonic crack tip speeds reaching 3500 m/s. Shear Mach waves fronts, follower reflecting waves, train of pulses in normal stresses and vortex like particle velocity patterns are observed. The analysis is repeated using XN and RD CZMs. XN CZM exhibited early slippage of plies due to low initial stiffness, whereas RD CZM provided the best agreement with experiments. This thesis reports the intersonic crack propagation in engineering parts for the first time, which was previously observed in earthquakes.

İlerli ticari uçaklarda en çok kullanılan karmaşık şekilli parçalardan biri olan L-şekilli kompozit laminatlarda karmaşık-modlu delaminasyon raporlanmaktadır. Belirli sonlu eleman metodu ile Kohezif Alan Metodu (KAM) kullanılarak dinamik delaminasyon sanki-statik yük altında modellenmiştir. Çift-Doğrusal (ÇD), Xu-Needleman (XN) ve hıza bağlı çift-doğrusal (HB) KAM'lar 4-düğümlü arayüz elemanı üzerinden ABAQUS-Explicit'e uygulanmıştır. Arayüz elemanları literatürden alınan ölçüt testleriyle her kırılma modu için statik ve dinamik yük altında doğrulanmıştır. Her arayüzde ÇD kohezif elemanlar konularak 12-katmanlı bir Grafit/Epoksi L-şekilli kompozit laminat modellenmiştir. Makromekanik ve mikromekanik davranışlar deneylerle karşılaştırılmış ve iyi sonuçlar elde edilmiştir. Tek bir delaminasyon mod-I altında oluşmuş ve yavaşça mod-II durumunda 3500 m/s intersonik çatlak ucu hızlarında ilerlemiştir. Kesme Mak dalga önleri, takipçi yansıyan dalgalar, normal gerilim puls treni, girdap benzeri parçaçık hız vektör desenleri gözlemlenmiştir. Aynı analiz XN ve HB KAM'larla tekrarlanmıştır. XN KAM düşük ilk sertliği sebebiyle kaymalar göstermiş, HB KAM ise deneylerle en yakın sonuçları vermiştir. Bu tez daha önce depremlerde görülen intersonik kırılmayı mühendislik yapılarında da gözlendiğini ilk kez göstermiştir.

Tez detayları

Modeling of intersonic delamination in curved-thick composite laminates under quasi-static loading = Bükümlü ve kalın kompozit laminatlardaki intersonik delaminasyonun sanki-statik yük altında modellenmesi

Yazarlar: Gözlüklü, Burak

Yayıncı: Orta Doğu Teknik Üniversitesi

Ana Başlıklar: Mühendislik ve uygulamalı operasyonlar

Belge Tipi: Tezler

Program Tipi: Doktora (Phd)

Yayın Tarihi: 12/2013

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2000298781