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Applicazione degli elementi finiti coesivi nello studio del danneggiamento da impatto nei laminati compositi

Informazioni tesi

  Autore: Francesco Dore
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2004-05
  Università: Università degli Studi di Cagliari
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria meccanica
  Relatore: Francesco Aymerich
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 219

The study examines the potential of cohesive interface elements for prediction of delamination progression in composite laminates. The performance of cohesive elements was first analysed by modelling the response of unidirectional laminates in DCB, ENF and MMB tests. The fracture behaviour of cross-ply laminates subject to impact loadings was then investigated by a 3D model and a good agreement was obtained between numerical predictions and experimental observations. The interlaminar strength values and the mesh density were identified as key factors in controlling the accuracy of the model.

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1. Introduzione 6 1. Introduzione Il processo di frattura nei laminati compositi ad alta resistenza è molto complesso e include danneggiamento sia intra-laminare (crack di matrice o rottura delle fibre) sia danneggiamento interlaminare (delaminazioni) [12]. Un esempio tipico dell’iterazione fra i diversi tipi di danneggiamento è mostrato in Figura 1. Figura 1 Interazione fra i diversi tipi di danneggiamento [12] Sebbene siano stati fatti dei progressi nello sviluppo di accurati strumenti analitici per la previsione e la crescita del danneggiamento all’interno di un laminato, degli strumenti analoghi per valutare la crescita di una delaminazione sono ancora in fase di sviluppo e, fino a pochi anni fa, la delaminazione non veniva considerata nelle analisi di danneggiamento. Senza introdurre la delaminazione le capacità di analisi del danneggiamento progressivo rimangono limitate. La delaminazione è una delle forme predominanti di danneggiamento in un laminato composito, dovuta alla mancanza di rinforzo nella direzione dello spessore. Possono essere dovute a un impatto, oppure a un difetto manifatturiero, e causano una significante riduzione della resistenza di una struttura. Lo stato di sforzo che si viene a creare in prossimità di una di queste discontinuità geometriche promuove, generalmente, la propagazione di una delaminazione, innescando i meccanismi di danneggiamento e portando una significante perdita dell’integrità della struttura. L’analisi della delaminazione è comunemente divisa nello studio dell’innesco e della propagazione. L’analisi relativa all’inizio della delaminazione è generalmente basata su un criterio che lega lo sforzo interlaminare con una distanza caratteristica [6][7]. Questa distanza è una funzione della geometria del modello e delle caratteristiche del materiale e, per determinarla, sono necessari dispendiosi test. Le principali analisi di crescita della delaminazione applicano l’approccio della meccanica della frattura, e valutano l’energia di rilascio unitaria G. Questa energia unitaria, generalmente, viene calcolata usando la tecnica della chiusura virtuale della

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Parole chiave

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cohesive
compositi
damage
delamination
double cantilever beam
elementi finiti coesivi
enf
explicit
fea
finite element analysis
fracture
impact
laminati
meccanica della frattura
mmb

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