Dane o rozprawie doktorskiej

Rodzaj pracy	Rozprawa doktorska
Data uzyskania stopnia	12-09-2007
Uzyskany stopień naukowy	Doktor nauk technicznych
Promotor	Dr hab. inż. Mieczysław Kuczma, prof. UZ, Uniwersytet Zielonogórski, Instytut Budownictwa
Recenzenci	Prof. dr hab. inż. Tomasz Łodygowski, Politechnika Poznańska Prof. dr hab. inż. Romuald Świtka, Uniwersytet Zielonogórski Prof. dr hab. inż. Bernd Zastrau, Uniwersytet Techniczny w Dreźnie
Jednostka prowadząca przewód	Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska
Miejsce pracy autora rozprawy	Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Instytut Budownictwa, Zakład Mechaniki Budowli
Dziedzina naukowa	Nauki techniczne
Dyscyplina naukowa	Budownictwo
Specjalność naukowa	Mechanika budowli
Sposób zgłoszenia rozprawy, dostępność, liczba stron	Publiczny, 104
Wydawca	maszynopis
Słowa kluczowe	Płyta włóknokompozytowa, mechanika uszkodzeń, metoda elementów skończonych

Streszczenie

Głównym celem pracy jest opracowanie modelu teoretycznego i numerycznego, który umożliwi symulację zachowania się płyt włóknokompozytowych w zakresie nieliniowym przy uwzględnieniu dużych przemieszczeń i rozwoju uszkodzeń. Do detekcji i opisu propagacji uszkodzeń zostały zastosowane dwa modele numeryczne. Pierwszy z nich bazuje na naprężeniowych kryteriach wytrzymałościowych i polega no odpowiedniej modyfikacji właściwości materiału. Jest to model dwuwymiarowy i prowadzi do zadowalających rezultatów, nie jest jednak wystarczający dla uwzględnienia w analizie konstrukcji warstwowej wszystkich form uszkodzenia. Przykładem takiego uszkodzenia, przy symulacji którego niezbędne jest uwzględnienie pełnego trójwymiarowego stanu naprężenia, w strukturach kompozytowych jest utrata ciągłości na styku warstw nazywana delaminacją. W pracy do modelowania tego zjawiska zastosowano model trójwymiarowy, w którym konstrukcja warstwowa jest dyskretyzowana przestrzenno-powłokowymi elementami skończonymi. Zastosowany i zdefiniowany element bazuje na sformułowaniach mechaniki kontinuum, a bazą dla niego jest klasyczny ośmiowęzłowy element przestrzenny. Element ten jest wzbogacony poprzez zastosowanie w jego sformułowaniu pewnych technik pozwalających na eliminacje numerycznych efektów blokady tj. metod: ANS i EAS, co ma duży wpływ na jego efektywność przy nieliniowej analizie cienkich struktur powierzchniowych. Modelowanie powstawania i rozwoju delaminacji realizowane jest z wykorzystaniem tzw. strefy kohezyjnej. Do detekcji powstania delaminacji użyte jest kryterium wytrzymałościowe Hashina, a warunek regulujący jej propagację bazuje na energii pękania.

Abstact

The main goal of the work is the modelling and numerical simulation of fibre-composite plates in the nonlinear range due to large displacements and damage. Two finite element models are presented for prediction and description of the failure progression. The first (2-D) model is based upon the stress failure criteria and material modification in the material point with failure. The model leads to good results for the simulation of intralaminar failure but is not sufficient for the modelling of the complete state of failure. Especially in the composite structures can occur the interlaminar failure is usually called delamination. To study the problem the complicated 3-D-stress state has to be taken into consideration. The laminated structure is modelled by a solid-shell finite element. The utilized solid-shell finite element based upon a three-dimensional continuum mechanics formulation is defined. The pure displacement finite element is improved by the locking avoiding methods: ANS and EAS. The element is efficient for the nonlinear analysis of thin structures. The mechanical modelling of delamination onset and propagation is based upon a cohesive zone. The onset of delamination is predicted by the stress-based Hashin criterion. The condition of delamination propagation is based on a critical energy release rate.