Promotie M. Gupta: laminaten

12 mei 2017 15:00 - Locatie: Aula, TU Delft - Door: Webredactie TU Delft

Directionality of Damage growth in Fibre Metal Laminates and Hybrid Structures. Promotor: Prof.dr.ir. R. Benedictus (LR).

De afgelopen drie decennia is er veel onderzoek gedaan naar vezel-metaallaminaten (VML’s) vanwege hun verbeterde vermoeiingseigenschappen in vergelijking met monolithische metalen. De meeste van deze studies richtte zich op vermoeiingsschade onder belasting parallel aan de hoofdas. Deze studies hebben geleid tot toepassing van vezelmetaallaminaten in de vliegtuigconstructie in de 21e eeuw. De hoofdtoepassing blijft echter beperkt tot de vliegtuigromp, waar de belastingsrighting redelijk constant blijft. Deze beperkte toepassing komt voort uit het feit dat er maar weinig studies zijn geweest naar het richtingsgedrag van schade in VML’s. Het kleine aantal studies dat er is geweest naar het richtingsgedrag van schade in VML’s, laat zien dat scheurpaden in VML’s onder belasting anders dan langs de hoofdas kan variëren van kleine afbuigingen in bi-axiale GLAss Reinforced aluminium (Glare) typen tot significante hoeveelheden afbuiging in het uni-axiaal Glare typen. Om de toepassing van VML’s uit te breiden naar onderdelen van de vliegtuigconstructie waar de belastingsrichting niet constant is of waar uni-axiaal Glare is vereist (zoals vliegtuigvleugels), is er meer begrip nodig betreffende het richtingsgedrag van schade in VML’s onder belasting niet in lijn met de hoofdas. Hiertoe is dit onderzoek over richtingsgedrag van schade in VML’s onder belasting niet in lijn met de hoofdas ondernomen. Het proefschrift begint met een introductie van het probleem van het richtingsgedrag van schade in VML’s onder belasting niet in lijn met de hoofdas. Het probleem leidt tot de wetenschappelijke vraag: ‘Welke mechanismen bepalen de afbuiging van het scheurpad in VML’s onder belastingen niet in lijn met de hoofdas’. Daarna wordt een korte introductie gegeven van VML’s en deze schademechanismen. Vervolgens worden verschillende theorieën betreffende scheurpaden in monolithische metalen gepresenteerd, omdat uit de vorige studies is geconcludeerd dat de scheurgroei in metaal het pad van de schade bepaalt. Het is geconcludeerd dat hoewel het proefstuk onder uni-axiale belasting staat, de vezels niet in lijn met de hoofdas voor schuifbelasting aan de scheurtip zorgen door orthotropie van het laminaat en een transverse vezeloverbruggingcomponent. Daarom is er geconcludeerd dat theorie van gecombineerde (belastings-)modus gebruikmakend van de maximale tangentiële spanning (MTS) voor het voorspellen van scheurpaden de meest geschikte theorie is. Omdat voorgaand onderzoek naar VML’s is gedaan gebruikmakend van spanningsintensiteitsfactoren (SIF’s), werd de theorie van gecombineerde modi gebruikmakend van SIF’s geschikt geacht om een analytisch model te ontwikkelen. Om de aanwezigheid van gecombineerde belastingsmodi (zowel trek- als schuifbelasting) aan de scheurpunt onder uni-axiale belasting te verifiëren, zijn er digitale beeldcorrelatietesten (DIC-testen) uitgevoerd. Naast deze DIC-testen zijn er meer testen uitgevoerd onder vermoeiingsbelasting om scheurpadgedrag te observeren in verschillende Glare typen onder een groter bereik van hoeken afwijkend van de hoofdas. Daarna werd het analytisch model ontwikkeld. Om het analytische model te ontwikkelen is het in het verleden ontwikkelde vermoeiingsmodel voor belasting langs de hoofdas aangepast. De aanpassing was nodig om het effect van transverse vezeloverbrugging op te nemen, laminaatorthotropie en de resulterende verhouding van gecombineerde (belastings-)modi werd gebruikt om de breukhoek te voorspellen. Tenslotte, wordt er bondig aangetoond dat het model ontwikkeld voor vermoeiing niet zal werken onder quasi-statische belasting en het gebruik van een model gebaseerd op niet-lineaire plasticiteit een betere aanpak zou zijn. Samenvattend, heeft het proefschrift laten zien dat de scheurpaden in VML’s onder vermoeiingsbelasting afbuigen door de aanwezigheid van gecombineerde belastingsmodi aan de scheurtip. De hoeveelheid afbuiging hangt af van de veroorzaakte verhouding van gecombineerde (belastings-) modi die op zijn beurt afhangt van het Glare-type en de hoek ten opzichte van de hoofdas.

Meer informatie?
Voor inzage in proefschriften van de promovendi kunt u kijken in de TU Delft Repository, de digitale vindplaats van openbare publicaties van de TU Delft. Proefschriften zullen binnen een paar weken na de desbetreffende promotie in de Repository te vinden zijn.