Promoter: |
|
promotor: dr hab. inż. Piotr Czarnocki, prof. PW |
|
Supporting Promoter: |
|
|
|
Reviewers: |
|
|
dr hab. inż. Rafał Chatys - Politechnika Świętokrzyska dr hab. inż. Wiesław Barnat - Wojskowa Akademia Techniczna |
|
Dziedzina: |
|
Dyscyplina: |
|
Abstract:
Jedną z najczęściej występujących przyczyn uszkodzenia laminatu są tzw. uderzenie niskoenergetyczne. Skutki takiego uderzenia to pęknięcia wewnątrz laminatu, które są trudne
do wykrycia za pomocą inspekcji wizualnej.
Celem badań przedstawionych w tej pracy było wyodrębnienie mechanizmów, które składają się na proces degradacji struktury warstwowej, wywołany uderzeniem niskoenergetycznym,
ich interakcji oraz powodowanych przez nie skutków.
Punktem wyjścia do prac badawczych była analiza literatury ukierunkowana na stan wiedzy
w zakresie: identyfikacji postaci zniszczenia laminatu oraz możliwej sekwencji przebiegu zjawiska uderzenia; modelowania procesu zniszczenia w laminatach, powodowanego uderzeniami niskoenergetycznymi; badań niszczących i nieniszczących laminatu, mogących posłużyć
do analizowania zakresu i postaci zniszczenia, powodowanych uderzeniem, a także walidacji modeli numerycznych.
Następnie zostały przeprowadzone badania eksperymentalne: próby uderzenia laminatu, które pozwoliły na uzyskanie informacji dotyczących reakcji laminatu na uderzenia o założonej energii; badania ultradźwiękowe uderzonego laminatu pozwalające zobrazować powstałe delaminacje; badania tomograficzne uderzonego laminatu, mające na celu w sposób trójwymiarowy zobrazować powstałe pęknięcia wewnątrzwarstwowe i delaminacje; badania fraktograficzne laminatu obrazujące powstałe zniszczenia w wybranych przekrojach laminatu.
Na podstawie analizy literatury oraz wyników badań eksperymentalnych przygotowano dwa modele analizy rozwoju pęknięć w laminacie. Do analizy pękania warstwy, pierwszy model zakładał użycie kryterium Pucka oraz redukcji sztywności materiału. Drugi zakładał modelowanie pęknięć wzdłuż włókien za pomocą elementów kohezyjnych. W obu przypadkach przewidziano zastosowanie więzów kohezyjnych do modelowania rozwoju delaminacji. Modele wykorzystano do analizy uderzenia w programie MES Abaqus 6.12. Uzyskane rezultaty analiz numerycznych zostały skorelowane
z uzyskanymi wynikami badań eksperymentalnych. Analiza z użyciem elementów kohezyjnych pozwoliła uzyskać rezultaty zbliżone do wyników eksperymentalnych zarówno pod względem zależności siły i przemieszczenia bijaka od czasu jak i rozkładów pęknięć wzdłuż włókien
oraz delaminacji. Opierając się na rezultatach analizy z użyciem elementów kohezyjnych oraz wynikach badań eksperymentalnych opisano mechanizmy zniszczenia laminatu i ich skutki tym samym realizując cel pracy.