Akademik Veri Yönetim Sistemi
International Workshop on Plasticity, Damage and Fracture of Engineering Materials, İstanbul, Türkiye, 4 - 06 Ekim 2023
Kat sonlandırma bölgeleri, havacılık ve uzay endüstrisinde kullanılan lamine kompozit yapıların kaçınılmaz parçalarıdır ve yapıdaki malzeme süreksizliklerinden dolayı hasarın erken başlamasından sorumludurlar. Bu nedenle kat bırakma bölgesinde hasar başlangıcının sayısal olarak tahmin edilmesi ve yapının buna göre tasarlanması gerekmektedir. Bununla birlikte, ticari sonlu eleman yazılımı tarafından sağlanan, katman azaltması tahmini için kullanılan yerleşik kohesiv elemanları, kalın malzemedeki delaminasyonun tahmininde önemli olan, Mod II kırılma tokluğu ve basınç altında kayma mukavemetindeki artışı hesaba katmaz. bir katın düşme bölümü. Bazı çalışmalar, özel kohesiv elemanlar geliştirerek basınç geriliminin etkilerini başarıyla değerlendirdi. Ancak özel kohesiv elemanların geliştirilmesi zaman alıcı olabilir ve basit uygulamalar için pratik olmayabilir. Bu çalışmada, yerleşik kohesiv elemanlar üzerindeki kalınlık boyunca basınç geriliminin varlığından dolayı katman arayüzünün Mod II kırılma tokluğu ve kayma mukavemetinin arttırılmasının pratik bir uygulaması sunulmaktadır. Simülasyonlar için ABAQUS ticari sonlu elemanlar yazılımı kullanılmış ve yerleşik kohesiv elemanların davranışı üzerindeki basınç geriliminin etkisini dahil etmek için kullanıcı tanımlı alan değişkenlerinden (USDFLD) yararlanılmıştır. Doğrulama çalışmaları USDFLD'nin literatürde kullanılan özel yapışkan elemanların performansıyla eşleşebileceğini gösterdi. Koniklik açısının tek değişken olarak kabul edildiği bir katman azaltma modelinin parametrik çalışması, arayüz özelliklerinin iyileştirilmesi dikkate alındığında koniklik açısı arttıkça kalın kesit delaminasyon başlangıç yükünün arttığını göstermiştir.
Ply termination regions, ply drop-offs, are inevitable parts of laminated composite structures used in the aerospace industry, and they are responsible for the early initiation of damage due to material discontinuities in the structure. Therefore, it is necessary to numerically predict the failure initiation in ply drop-off region and design the structure accordingly. However, built-in cohesive elements, used for delamination prediction, provided by the commercial finite element software do not take into account the enhancement of the Mode II fracture toughness and shear strength under compression, which is important in the prediction of delamination in the thick section of a ply drop off. Some studies successfully considered the effects of compressive stress by developing custom cohesive elements. However, development of custom cohesive elements can be time-consuming and impractical for simple applications. In this study, a practical implementation of the enhancement of Mode II fracture toughness and shear strength of the layer interface, due to the presence of through the thickness compressive stress, on built-in cohesive elements is presented. ABAQUS commercial finite element software is used for the simulations and user defined field variables (USDFLD) is utilized to incorporate the effect of compressive stress on the behavior of the built-in cohesive elements. Verification studies showed that USDFLD can match the performance of the custom cohesive elements used in the literature. A parametric study of a drop-off model, in which the taper angle is considered as the only variable, showed that thick section delamination initiation load increases as the taper angle increases when the enhancement of the interface properties is considered.