Modeliranje udarnog oštećenja u laminarnim kompozitnim strukturama

Abstract

U doktorskoj tezi razmatran je problem modeliranja udarnih oštećenja u laminiranim kompozitnim strukturama. Udari u određene strukture uzrokuju oštećenja, čija je karakterizacija ekstremno zahtevna i složena. Postoje analitički, eksperimentalni i numerički pristupi analize mehanizama nastanka i razvoja tih oštećenja. Pri tome neophodno je proceniti otpor na nastanak i toleranciju već prisutnog udarnog oštećenja. Svi razvijeni modeli udarnih oštećenja, sa određenom tačnošću, aproksimiraju nastalo udarno oštećenje (prskanje matrice, lom vlakna i delaminacija), što zavisi od brojnih uticajnih parametara. U radu je predstavljen i tzv. „multiscale“ pristup modeliranju oštećenja i navedeni su kriterijumi otkaza kompozitnih laminata. Razmotreni su numeričko modeliranje udara, tranzijentna dinamička analiza i opisani postojeći modeli udara po Abrate-u, kao i oni iz softvera LS-DYNA. Prikazan je MATLAB softver za analizu otkaza laminata i dat kod za izračunavanje A, B i D matrica krutosti određenog kompozitnog laminata. Navedeni su i objašnjeni najznačajniji softveri za analizu udara. Takođe teza sadrži opis i prikaz rezultata modeliranja udara projektila u ojačanu ploču od karbonskog vlakna u programu ABAQUS. Istovremeno, izvršena je numerička analiza i simulacija udara u ploču i aeroprofil od kompozitnog laminata T300/914, pod dejstvom određenog udarnog (pritisnog) opterećenja u specijalizovanom programu Pro/Engineer...

In the doctoral thesis the problem of modeling of impact damage in laminated composite structures has discussed. Impact in certain structures causing damage, whose characterization is extremely demanding and complex. There are analytical, experimental and numerical approaches to the analysis of mechanisms for the onset and development of these defects. Thereby it is necessary to estimate the resistance on occurrence and tolerance to already existing impact damage. All developed models of impact damage, with a certain accuracy, approximate impact caused damage (matrix cracking, fiber fracture and delamination), which depends on a number of influential parameters. The paper introduces the so-called "multiscale" approach to the modeling of damage and failure criteria for composite laminates are listed. Numerical modeling of impact, transient dynamic analysis of existing models and described Abrate impact models, as they from LS-DYNA software were discussed. MATLAB software for failure analysis of the laminate is presented and the code for calculation of A, B and D stiffness matrix of certain composite laminate is given. The most important software for the impact analysis are listed and explained. Also thesis contains a description and presentation results of impact modeling in the carbon fiber reinforced plate in software ABAQUS. At the same time, numerical analysis and simulation of impact on the plate and airfoil from composite laminate T300/914, under the influence of a certain impact (compressive) load in a specialized program Pro/Engineer was performed.