Experimental and numerical failure analysis of advanced composite structures with holes

Abstract

Bu çalışmada, üzerinde delik bulunan kompozit yapılar için bir tasarım yöntemi sunulmaktadır. Bu çalışmada delikli kompozit yapılarda ve özellikle helikopter pallerindeki yük ceplerini simule etmek için üç boyutlu bir sonlu elemanlar modeli oluşturulmuştur. Sonlu elemanlar modelinde kullanılan malzeme özellikleri, bir malzeme karaterizasyonu çalışmasıyla belirlenmiştir. Yapısal hasarın simülasyonu için ilerlemeli hasar yöntemi kullanılmıştır. Delaminasyon hasarını belirlemek için tabakalar arasına yapışkan ara eleman eklenmiştir. Ani ve ilerlemeli hasar yaklaşımlarının sonuçları karşılaştırılmıştır. Yapılan deneylerle elde edilen sonuçlar simülasyon ile karşılaştırılmış ve bu tür yapılardaki hasar tespiti için en uygun sonlu elemanlar modeli tartışılmıştır.

In this work, a design methodology for advanced composite structures with holes is presented. A three dimensional finite element model (FEM) is constructed to simulate such a structural application similar to weight-pockets in helicopter blades. Material properties are obtained by a material characterization study. The progressive failure method with FEM is used for the material degradation. In order to induce delamination in simulation, cohesive layers are implemented between composite layers. Results are compared for sudden and progressive failure. Experiments are also conducted and the optimum computational approach to predict failure in such structures is discussed.