Finite element analysis of interlaminar fracture toughness of composite materials
Kompozit malzemelerde tabakalar arası kırılma tokluğunun sonlu elemanlar analizi
- Tez No: 65046
- Danışmanlar: DOÇ. DR. VAHAN KALENDEROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kompozit malzemeler, Kırılma tokluğu, Sonlu elemanlar analizi, Composite materials, Fracture toughness, Finite element analysis
- Yıl: 1997
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
IV ÖZET Kompozit malzemelerde delaminasyon kırılma mekaniğinin kavranılan île incelenebilmektedir. Delaminasyona neden olan çatlak, malzeme içinde üç temel modda ilerlemektedir. Bu modlardaki tabakalar arası kırılma tokluğunu bulma metodlarından biri komplians kalibrasyon yöntemidir. Bu tezde, deneysel çalışmalarda yaygın olarak kullanılan numuneler, sonlu elemanlar programı ANSYS (versiyon 5.2) ile modellenmiştir. Amaç, bu numunelerin çatlak boyuna bağlı komplians fonksiyonlarını bulmak ve bunları deneysel sonuçlarla karşılaştırmaktır. Mod I tipindeki çatlak ilerlemeleri için çift kiriş açma (DCB) numunesi modellenmiştir. Bulunan komplians değerlerinin deneysel sonuçlara analitik modeller kullanılarak bulunan değerlerden daha yakın olduğu görülmüştür. Komplians kalibrasyon yöntemi kullanılarak tabakalar arası kırılma tokluğu hesaplanmıştır. Mod II tipindeki çatlak ilerlemeleri için çentik uçlu eğme (ENF) numunesi modellenmiştir. Bulunan komplians değerleri deneysel sonuçlarla mükemmel uyum göstermektedir. Komplians kalibrasyon yöntemi kullanılarak kırılma tokluğu hesaplanmıştır. Mod m, araştırmacılar tarafından en az incelenen moddur. Çift kiriş kesme (SCB) ve raylı çatlak kesme (CRS) numuneleri tartışılmış ve bu numunelerin kullanıldığı metodlardaki problemler belirtilmiştir. Bu mod için, yeni önerilen kenar çatlaklı burulma (ECT) numunesi modellenmiştir. Hesaplanan komplians değerleri deneysel sonuçların yanında ayrıca klasik laminasyon teorisi ve kayma deformasyonu teorisi ile karşılaştırılmıştır. Bu değerler deneysel sonuçlarla uyum göstermektedir. Çatlak kapanma tekniği kullanılarak bu numunedeki mod IH tipi yüklemenin saflığı tartışılmıştır.
Özet (Çeviri)
Ill ABSTRACT Delamination in composite materials can be studied with fracture mechanics concepts. The crack in a material which leads to delamination grows in three basic modes. One of the methods used to find the interlaminar fracture toughness values for these modes is the compliance calibration method. In this thesis, specimens which have been used extensively in experimental work are modeled by using the finite element software ANSYS, revision 5.2. The aim is to find the compliance of these specimens as a function of crack length and compare them with the experimental results. For mode I type of crack growth, the double cantilever beam (DCB) specimen is modeled. It is seen that the finite element compliance values agree with the experimental results much better than all the values predicted by analytical models do. The interlaminar fracture toughness of the specimen is calculated by using the compliance calibration method. For mode II type of crack growth, the end notched flexure (ENF) specimen is modeled. The compliance values are in excellent agreement with the experimental results. The fracture toughness is found by using the compliance calibration method. Mode HI delamination has been less studied by researchers. The split cantilever beam (SCB) and the crack rail shear (CRS) specimens are discussed and the problems of the methods using these specimens are stated. For this mode, the newly proposed edge crack torsion (ECT) specimen is modeled. The calculated compliance values are compared with the experimental results as well as with that of classical lamination (CLT) and the shear deformation (SHDT) theories. They agree with the experimental results. By using the crack closure technique, the purity of mode III loading in this specimen is studied.
Benzer Tezler
- Analysis of mode III interlaminar fracture toughness of composite materials
Tabakalı laminatların mod III kırılma analizi
MEHMET GÖKHAN GÖKÇEN
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VAHAN KALENDEROĞLU
- Finite element and experimental analysis of adhesively bonded lap joints in multi-layer composite plates
Çok katmanlı kompozit plaklardaki yapıştırmalı bağlantının sonlu elemanlar ve deneysel analizi
MURAT ÖZGÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Uçak MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiHavacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. UMUR YÜCEOĞLU
- Analysis of filament wound cylinders against torsion
Filamin sargı yöntemiyle üretilmiş silindirlerin burma yükü altında analizi
VOLKAN KUŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
1996
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LEVEND PARNAS
- Katmanlı kompozit panellerin anlık basınç yüküne dinamik cevabı
Dynamic response of laminated composite panels subjected to blast loading
HALİT S. TÜRKMEN
Doktora
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Katmanlı kompozit panellerin dövünme basınç yüküne cevabı
Response of laminated composite panels subjected to slamming load
ÖMER EKSİK