Numerical simulation of damage progression in GFRP composites under cyclic loading

Abstract

Αντικείμενο της εργασίας αποτελεί η ανάπτυξη ανισότροπου μη γραμμικούκαταστατικού μοντέλου υλικού, που περιλαμβάνει την πρόβλεψη της έναρξης καιπροοδευτικής διάδοσης της βλάβης, για την προσομοίωση της μηχανικήςσυμπεριφοράς πολύστρωτων διατάξεων από ινώδη σύνθετα υλικά υπό κυκλικήφόρτιση. Το καταστατικό μοντέλο χρησιμοποιεί ως δεδομένα εισόδου τημηχανική συμπεριφορά της στρώσης υπό κυκλική εντατική κατάσταση σταθερούεύρους και προβλέπει τη διάρκεια ζωής και την εναπομένουσα δυσκαμψία καιστατική αντοχή οποιασδήποτε πολύστρωτης διάταξης υπό πολυαξονική κυκλικήφόρτιση μεταβλητού εύρους.Στο πλαίσιο της εργασίας διεξήχθησαν πειράματα για την ανάπτυξηκαταστατικών μοντέλων που περιγράφουν την μηχανική συμπεριφορά τηςστρώσης υπό κυκλική φόρτιση, στις κύριες διευθύνσεις της, επεξεργάστηκανπειραματικά δεδομένα, παρήχθησαν τα καταστατικά μοντέλα και αναπτύχθηκεκώδικας για την προσομοίωση.Τα μοντέλα της μηχανικής συμπεριφοράς της στρώσης υπό κυκλική εντατικήκατάσταση παρουσιάστηκαν λεπτομερώς, όπως προέκυψαν από τηνεπεξεργασία δεδομένων από 304 πειράματα, στατικά και κοπωτικά.Εισήχθησαν νέα καταστατικά μοντέλα για την αναπαράσταση της μηχανικήςσυμπεριφοράς της στρώσης υπό κυκλική φόρτιση, για τις ιδιότητες που δενυπήρχαν διαθέσιμα ή που τα διαθέσιμα κρίθηκαν μη ικανοποιητικά.Η μέθοδος είχε δύο εφαρμογές. Στην μία θεωρήθηκε ομογενές εντατικό πεδίοκαι ο υπολογισμός της εντατικής κατάστασης έγινε με τις υποθέσεις της κλασικήςθεωρίας πολύστρωτων πλακών. Η άλλη ήταν σε εμπορικό κώδικαπεπερασμένων στοιχείων.Διεξήχθη εκτενής ποιοτική ανάλυση ευαισθησίας της μεθόδου για ναδιαπιστωθεί ποιοί παράγοντες επηρεάζουν περισσότερο τα αποτελέσματα.Η εγκυρότητα της μεθόδου επιβεβαιώθηκε από ιδιαίτερα εκτενή σύγκρισητων προβλέψεων και των δύο εφαρμογών της με πειραματικά δεδομένα: 785 πειράματα διαφόρων πολύστρωτων διατάξεων υπό διάφορες συνθήκεςφόρτισης.