Modele degradacji laminatu w problemach nośności zmęczeniowej konstrukcji
Wariant tytułu
Laminate degradation models in fatigue carrying capacity problems of constructions
Autor
Krawiec, Zbigniew
Promotor
prof. dr hab. inż. Aleksander Muc
Data wydania
2008
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Abstrakt
W pracy opracowano nową metodę analizy trwałości zmęczeniowej elementów konstrukcji wykonanych z wielowarstwowych materiałów kompozytowych z osnową polimerową, poddanych dowolnym warunkom brzegowym. Parametr zniszczenia zdefiniowano w postaci kryterium zniszczenia Tsai-Wu. Podstawą do określenia degradacji własności mechanicznych laminatu jest wyznaczenie zależności zmian własności materiałowych (rozumianych w sensie modułu Young'a i modułu Kirchhoff'a) od liczby cykli obciążenia. Z uwagi na możliwe niejednoznaczności powyższych własności wprowadzono teorię zbiorów rozmytych do określenia rozrzutu poszukiwanych wartości. Zaproponowano iteracyjną metodę określania parametru zniszczenia w każdym punkcie elementu konstrukcji poprzez numeryczne (MES) określanie rozkładu naprężeń, których wartości zależą od stopnia degradacji laminatu. Przeprowadzano badania doświadczalne dla kompozytów szklanych i aramidowych. Stosując powyższą teorię i wyniki badań eksperymentalnych wyznaczono trwałość zmęczeniową rozciąganych płyt z otworami i ścinanych płyt kwadratowych. Przedyskutowano i rozwiązano zagadnienia optymalizacji laminatu z uwagi na trwałość zmęczeniową.
In the thesis a new model of fatigue life prediction for multi-layered epoxy resin based composite structure elements subjected to arbitrary boundary conditions has been developed. The damage function was defined in the form of the Tsai-Wu criterion. In order to describe degradation of laminate mechanical properties it is necessary to determine material properties (in the sense of Young's and Kirchhoff's modulus) as the function of number of cycles. Due to ambiguousness and heterogeneity of above material properties the fuzzy set theory has been applied to determine scatter of desired values. The iterative method has been proposed to describe damage function for any point of the construction element through numerical (FEM) description of stress distribution which is dependant on laminate degradation. The experimental studies of fibre glass and aramid composite have been carried out. Applying the above theory with the use of experimental results the fatigue life has been predicted for plate with hole subjected to cyclic tension and square plates subjected to cyclic shear loads. The optimization problems with respect to fatigue life prediction have been also discussed and solved in this work.
Klasyfikacja PKT
381100 Metody projektowania, konstruowanie i produkcja przyrządów pomiarowych i aparatury naukowo-badawczej
