is Íslenska en English

Lokaverkefni (Meistara)

Háskóli Íslands > Verkfræði- og náttúruvísindasvið > Meistaraprófsritgerðir - Verkfræði- og náttúruvísindasvið >

Vinsamlegast notið þetta auðkenni þegar þið vitnið til verksins eða tengið í það: http://hdl.handle.net/1946/34967

Titill: 
  • Structural analysis of inserts in composite sandwich structures using experimental method and numerical modeling
Námsstig: 
  • Meistara
Útdráttur: 
  • Þvi er spáð að eftirspurn á koltrefjum fyrir hágæða íhluti muni aukast um u.þ.b. 15% á næstu árum (Compositeworld, 2019). Mesta áskorunin fyrir verkfræðinga við hönnun á koltrefjaíhlutum er að spá fyrir um stífni, brotmörk fyrstu trefja, brotmörk íhluts og öryggisstuðul. Ýmsar kenningar eru til staðar sem nýta má til að spá fyrir um þessi atriði, en þær eru misnákvæmar og fara bæði eftir tegund trefja sem notaðar eru, hvort sem það eru einátta eða ofnar trefjar, og álagstilviki (Hinton et al., 1993). Oft er þörf á staðbundinni aukningu í stífni við samskeyti þegar íhlutir eru festir við samlokuburðarvirki (e. sandwich structure). Í stað þess að nota kjarnann í samlokuburðarvirkinu til þess að bera kraftinn sem verkar á burðarvirkið frá öðru skinnlaginu til hins eru fastar efnisblokkir oft notaðar. Þessar efnisblokkir eru kölluð innskot (e. inserts). Margar mismunandi tegundir innskota eru til, hvert með sérstaka eiginleika. Í þessu verkefni eru tvær tegundir innskota bornar saman, einsleitt trefjainnskot og innskot í gegnum kjarnan, annars vegar með tölulegum reikningum og hins vegar með tilraunum. Greiningar eru gerðar á hvernig innskotin brotna til þess að ákvarða eiginleika þeirra.
    Einsleita trefjainnskotið er með töluvert hærri flotmörk og togþol heldur en innskotið í gegnum kjarnan (TTT). TTT innskotið er umlukið kjarna sem flýtur vegna kraftsins sem er settur á innskotið sem leiðir til lægri styrks. Enn fremur bregst TTT innskotið vegna flots í kjarnanum og sökum togþolsmarka trefjanna og einsleita trefjainnskotið brotnar bæði vegna togþolsmarka trefjanna og aðskilnaðar trefjalaga (e. delamination).

  • Útdráttur er á ensku

    The demand for carbon fiber reinforced polymers (CFRP's) for high performance components is predicted to grow at a rate of about 15% in coming years (Compositeworld, 2019).
    The challenge for engineers when designing a CFRP part is to predict the part's properties such as stiffness, first ply failure, ultimate failure and safety factor. Many failure theories exist for CFRP's but their accuracy varies depending on fiber type (unidirectional or woven fabric) and load case (Hinton et al. 1993). When joining components to a sandwich structure a localized increase in stiffness at the joint is often needed. Instead of using the core to carry the transverse shear loads from one face sheet to the other one can use a solid block of material called insert. Many different types of inserts exist each having special characteristics. In this thesis structural analysis of two insert types, monolithic and through-the-thickness (TTT), in an composite sandwich structure is performed with numerical modeling with Finite Element Methods and mechanical testing. The failure modes are analyzed to determine the characteristics of the insert type.
    The monolithic insert has much higher yield and ultimate strength than the TTT insert. The TTT insert is surrounded by a honeycomb core which is yielding due to the load and thus leading to a lower insert strength. Furthermore the TTT insert suffers fiber and core failure but the monolithic insert suffers from both fiber failure and delamination.

Samþykkt: 
  • 5.2.2020
URI: 
  • http://hdl.handle.net/1946/34967


Skrár
Skráarnafn Stærð AðgangurLýsingSkráartegund 
Structural analysis of inserts in composite sandwich structures using experimental method and numerical modeling.pdf70.81 MBOpinnHeildartextiPDFSkoða/Opna
YfirlysingMedferdar.pdf19.51 kBLokaðurYfirlýsingPDF