Master’s thesis of Engineering: Impact resistance of composite scarf joints under load

Impact Resistance of Composite Scarf Joints under Load

Tác giả: Min Ki Kim

Lĩnh vực: Kỹ thuật Hàng không, Cơ khí và Chế tạo

Nội dung tài liệu:

Nghiên cứu này tập trung vào khả năng chống chịu va đập của các mối nối composite dạng scarf dưới tác động của tải trọng. Luận văn trình bày kết quả từ một chương trình thực nghiệm chuyên sâu, kết hợp với việc phát triển phương pháp số học sử dụng phần mềm Abaqus. Vật liệu composite được sử dụng là loại Cycom T300/970 được xếp lớp theo hướng đẳng hướng về mặt góc với 16 lớp. Các thí nghiệm va đập được thực hiện với các mức năng lượng khác nhau (từ 2 đến 19 J) và các mức độ biến dạng trước (pre-strain) rộng (từ 0 đến 5000 µε), sử dụng vật nặng 410g để mô phỏng va chạm với vật thể nhẹ. Nghiên cứu đã thu thập dữ liệu về lịch sử lực-thời gian và lịch sử biến dạng-thời gian, đồng thời phân tích sự gia tăng diện tích hư hỏng do biến dạng trước. Kết quả cho thấy các mẫu coupon composite có thể phần nào tái hiện phản ứng va đập và hư hỏng của mối nối scarf. Đối với mối nối scarf, hư hỏng chủ yếu xảy ra ở vùng mặt dán, tuy nhiên, hư hỏng mặt dán tăng lên khi biến dạng trước tăng, dẫn đến hư hỏng đột phá. Hiện tượng tách lớp (delamination) là kiểu hư hỏng chiếm ưu thế, bên cạnh các kiểu hư hỏng điển hình khác của composite như nứt gãy sợi và nứt ma trận. Đặc biệt, sự lan truyền tách lớp dọc theo lớp 45° về phía mặt dán đã gây ra hư hỏng mặt dán tại giao diện giữa chất kết dính và vật liệu nền. Việc xác thực số học chi tiết về kết quả thực nghiệm đã được thực hiện thông qua mô hình 3D để đánh giá sự tách lớp trong coupon composite bị hư hỏng và hư hỏng tách lớp, hư hỏng mặt dán trong lớp chất kết dính. Kết quả nghiên cứu đã đạt được phương pháp số học nhằm nắm bắt phản ứng động lực học của mối nối scarf dưới biến dạng trước và các cơ chế tương tác gây hư hỏng của chúng.

Mục lục chi tiết:

• Tuyên bố
• Lời cảm ơn
• Danh mục Hình vẽ
• Danh mục Bảng
• Các từ viết tắt và Thuật ngữ
• Danh mục Thuật ngữ
• Tóm tắt
• Giới thiệu
• Tổng quan tài liệu
• Đặc trưng vật liệu
• Thử nghiệm va đập thực nghiệm
• Kết quả thực nghiệm
• Phương pháp luận mô hình hóa phần tử hữu hạn
• Tóm tắt kết quả số
• Kết luận
• Công trình tương lai
• Tài liệu tham khảo
• Phụ lục