Low velocity impact damage in laminated composite structures

U ovome je radu izvršena numerička analiza udarnih oštećenja u višeslojnim kompozitnim konstrukcijama pri malim brzinama udara pomoću metode konačnih elemenata unutar programskog paketa Abaqus/Explicit. Validacija modela i korištenih parametara utvrđivana je uspoređivanjem dobivenih numeričkih rezultata s postojećim eksperimentalnim rezultatima iz dostupne literature. U uvodnom, prvom poglavlju je dan opći pregled kompozita, poput osnovnih karakteristika i podjela te njihove primjene. Osim toga, navedene su još i vrste oštećenja, koje se posljedično javljaju uslijed udarnih opterećenja, te uzroci i načini propagacije, kao i utjecaj pojedinih konstituenata kompozita na cjelokupan proces. S drugim je poglavljem naveden matematički model – opisane su metode i modeli, kao i kriterij popuštanja, model kohezivne zone i kohezivni konačni elementi, koji su korišteni pri vršenju simulacija. U trećem je poglavlju opisan numerički model, na kojemu su izvršene simulacije, sa svim potrebnim veličinama i karakteristikama. Četvrto poglavlje sadrži rezultate analiza i osvrt na iste, utemeljen na usporedbi (validaciji) rezultata dobivenih numeričkom analizom i eksperimentalnih rezultata iz dostupne literature. Posljednje, peto poglavlje donosi zaključak donesen na temelju rezultata iz četvrtog poglavlja.In this thesis, a numerical analysis of impact damage in laminated composite structures at low velocities was performed by using the finite element method using the Abaqus/Explicit software. Validation of the numerical model and used parameters was done by comparison of the obtained results with the experimental results from available literature. In the first, introductory chapter a general overview of the composites is given - basic features, classifications and applications. Furthermore, failure models that occur due to impact loads are explained. Furthermore, causes and propagation modes, as well as the individual influence of composite constituents on the entire damage process was explained in this chapter. The second chapter outlines the mathematical model – the used methods and models are described, as well as the failure criteria, the cohesive zone model, and the cohesive finite elements, that were used in the analysis. In the third chapter, a numerical model is described, including all required data and characteristics. Chapter four contains the results of the analysis and their interpretation based on the comparison (validation) with experimental results from the available literature. The last, fifth chapter brings a conclusion based on the results presented in the fourth chapter