Dissertation/ Thesis
Novel methodology for predicting delamination in 3D composite structures under multiple loading conditions and large process zones
| Τίτλος: | Novel methodology for predicting delamination in 3D composite structures under multiple loading conditions and large process zones |
|---|---|
| Συγγραφείς: | Leciñana Arregui, Iñaki |
| Συνεισφορές: | University/Department: Universitat de Girona. Departament d'Enginyeria Mecànica i de la Construcció Industrial |
| Thesis Advisors: | Renart Canalias, Jordi, Turon Travesa, Albert, Zurbitu González, Javier |
| Πηγή: | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Στοιχεία εκδότη: | Universitat de Girona, 2024. |
| Έτος έκδοσης: | 2024 |
| Φυσική περιγραφή: | 160 p. |
| Θεματικοί όροι: | Material compost, Material compuesto, Composite material, Modelatge de zones cohesionades, Modelado de zonas cohesivas, Cohesive zone modeling, Fatiga, Fatigue, Trencament interlaminar, Rotura interlaminar, Interlaminar failure, Modelatge constitutiu, Modelaje constitutivo, Constitutive modeling, Estructura, Structure, Pont de fibra, Puente de fibra, Fiber bridging |
| Περιγραφή: | ENG- The overall objective of this thesis is to provide a tool for predicting delamination in composite materials under different static and fatigue loading conditions in 3D structures. The methodology is intended to be a practical guide for industry, providing a flexible tool capable of predicting the delamination behaviour of new polymeric materials in an agile manner. A review of the state of the art has shown that there is still some missing link between the physics responsible for delamination and the state of the art models, especially for materials with large delamination process zones. There is also a lack of validation tests that challenge the delamination predictions under different loading conditions in 3D structures. This work contributes to the field of delamination characterisation in composites with large process zones and builds a modelling and simulation strategy capable of predicting delamination in composites with large process zones. A comprehensive validation of the delamination prediction is also presented. For delamination characterization, test procedures and data reduction methods that are suitable for characterizing the delamination properties are summarized and the most suitable techniques for characterizing large process zones are discussed and selected. For the modelling and simulation strategy, the Cohesive Zone Modeling (CZM) approach is selected to predict the delamination behavior. State-of-the-art static and fatigue CZM models are used as the core of the simulation strategy, while novel developments are integrated, aimed at linking the simulation approach with the physics of the delamination observed experimentally. To validate the modelling and simulation strategy, a novel delamination benchmark test concept for composite materials that allows non-straight crack fronts and non-self-similar delamination in characterization specimens under complex loading conditions is presented. As validation of the modelling and simulation strategy, a blind simulation of the benchmark test is proposed to evaluate the predictive capabilities of the methodology. Finally, the proposed methodology is exemplified by a case study illustrating the application of the methodology to a real composite material with a large process zone. The material used in the case study is the AS4D/PEKK-FC thermoplastic composite, exhibiting large delamination process zones |
| Description (Translated): | CAT- L'objectiu general d'aquesta tesi és proporcionar una eina per a la predicció de la delaminació en materials compostos sota diferents condicions de càrrega estática i de fatiga en estructures 3D. La metodologia pretén ser una guia pràctica per a la indústria, proporcionant una eina flexible capaç de determinar la forma ágil el comportament de la desminació de nous materials polimèrics. Una revisió de l'estat de l'art ha puesto de manifiesta que encara falta algun eslabó entre la física responsable de la delaminació i els models de l'estat de l'art, especialment per als materials amb grans zones de procés de delaminació. També faltan assaigs de validació que han posat a prova les prediccions de delaminació sota diferents condicions de càrrega en estructures 3D. Aquest treball contribueix al camp de la caracterització de la delaminació en materials compostos amb grans zones de procés i construye una estratègia de modelització i simulació capaç de determinar la delaminació en materials compostos amb grans zones de procés. També es presenta una validació exhaustiva de la predicció de la delaminació. Per a la caracterització de la delaminació, es reprèn els procediments d'assaig i els mètodes de reducció de dades adequats per caracteritzar les propietats de la delaminació i discutir i seleccionar les tècniques més adequades per caracteritzar grans zones del procés. Per a l'estratègia de modelització i simulació, seleccioneu l'enfocament de modelització de zones cohesives (CZM) per determinar el comportament de la delaminació. S'utilitzen models CZM estàtics i de fatiga d'última generació com a nucli de l'estratègia de simulació, al temps que s'integren desenvolupaments nous, destinats a vincular l'enfocament de simulació amb la física de la delaminació observada experimentalment. Per validar l'estratègia de modelització i simulació, es presenta un nou concepte d'assaig de referència de delaminació per a materials compostos que permeten fronts de grieta no rectos i delaminación no autosimilar en probes de caracterització sota condicions de càrrega compleja. Com a validació de l'estratègia de modelització i simulació, es proposa una simulació ciega de l'assaig de referència per avaluar la capacitat predictiva de la metodologia. Per últim, la metodología proposta s'exemplifica amb un cas pràctic que il·lustra l'aplicació de la metodologia a un material compost real amb una àmplia zona de procés. El material utilitzat en el cas d'estudi és el compost termoplástico AS4D/PEKK-FC, que presenta grans zones de procés de deslaminació Programa de Doctorat en Tecnologia |
| Τύπος εγγράφου: | Dissertation/Thesis |
| Περιγραφή αρχείου: | application/pdf |
| Γλώσσα: | English |
| Σύνδεσμος πρόσβασης: | http://hdl.handle.net/10803/693059 |
| Rights: | L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edstdx.10803.693059 |
| Βάση Δεδομένων: | TDX |
| FullText | Text: Availability: 0 CustomLinks: – Url: http://hdl.handle.net/10803/693059# Name: EDS - TDX (ns324271) Category: fullText Text: View record in TDX |
|---|---|
| Header | DbId: edstdx DbLabel: TDX An: edstdx.10803.693059 RelevancyScore: 1393 AccessLevel: 3 PubType: Dissertation/ Thesis PubTypeId: dissertation PreciseRelevancyScore: 1392.833984375 |
| IllustrationInfo | |
| Items | – Name: Title Label: Title Group: Ti Data: Novel methodology for predicting delamination in 3D composite structures under multiple loading conditions and large process zones – Name: Author Label: Authors Group: Au Data: <searchLink fieldCode="AR" term="%22Leciñana+Arregui%2C+Iñaki%22">Leciñana Arregui, Iñaki</searchLink> – Name: Author Label: Contributors Group: Au Data: University/Department: Universitat de Girona. Departament d'Enginyeria Mecànica i de la Construcció Industrial – Name: Author Label: Thesis Advisors Group: Au Data: Renart Canalias, Jordi<br />Turon Travesa, Albert<br />Zurbitu González, Javier – Name: TitleSource Label: Source Group: Src Data: TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) – Name: Publisher Label: Publisher Information Group: PubInfo Data: Universitat de Girona, 2024. – Name: DatePubCY Label: Publication Year Group: Date Data: 2024 – Name: PhysDesc Label: Physical Description Group: PhysDesc Data: 160 p. – Name: Subject Label: Subject Terms Group: Su Data: <searchLink fieldCode="DE" term="%22Material+compost%22">Material compost</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Material+compuesto%22">Material compuesto</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Composite+material%22">Composite material</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Modelatge+de+zones+cohesionades%22">Modelatge de zones cohesionades</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Modelado+de+zonas+cohesivas%22">Modelado de zonas cohesivas</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Cohesive+zone+modeling%22">Cohesive zone modeling</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Fatiga%22">Fatiga</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Fatigue%22">Fatigue</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Trencament+interlaminar%22">Trencament interlaminar</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Rotura+interlaminar%22">Rotura interlaminar</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Interlaminar+failure%22">Interlaminar failure</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Modelatge+constitutiu%22">Modelatge constitutiu</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Modelaje+constitutivo%22">Modelaje constitutivo</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Constitutive+modeling%22">Constitutive modeling</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Estructura%22">Estructura</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Structure%22">Structure</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Pont+de+fibra%22">Pont de fibra</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Puente+de+fibra%22">Puente de fibra</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22Fiber+bridging%22">Fiber bridging</searchLink> – Name: Abstract Label: Description Group: Ab Data: ENG- The overall objective of this thesis is to provide a tool for predicting delamination in composite materials under different static and fatigue loading conditions in 3D structures. The methodology is intended to be a practical guide for industry, providing a flexible tool capable of predicting the delamination behaviour of new polymeric materials in an agile manner. A review of the state of the art has shown that there is still some missing link between the physics responsible for delamination and the state of the art models, especially for materials with large delamination process zones. There is also a lack of validation tests that challenge the delamination predictions under different loading conditions in 3D structures. This work contributes to the field of delamination characterisation in composites with large process zones and builds a modelling and simulation strategy capable of predicting delamination in composites with large process zones. A comprehensive validation of the delamination prediction is also presented. For delamination characterization, test procedures and data reduction methods that are suitable for characterizing the delamination properties are summarized and the most suitable techniques for characterizing large process zones are discussed and selected. For the modelling and simulation strategy, the Cohesive Zone Modeling (CZM) approach is selected to predict the delamination behavior. State-of-the-art static and fatigue CZM models are used as the core of the simulation strategy, while novel developments are integrated, aimed at linking the simulation approach with the physics of the delamination observed experimentally. To validate the modelling and simulation strategy, a novel delamination benchmark test concept for composite materials that allows non-straight crack fronts and non-self-similar delamination in characterization specimens under complex loading conditions is presented. As validation of the modelling and simulation strategy, a blind simulation of the benchmark test is proposed to evaluate the predictive capabilities of the methodology. Finally, the proposed methodology is exemplified by a case study illustrating the application of the methodology to a real composite material with a large process zone. The material used in the case study is the AS4D/PEKK-FC thermoplastic composite, exhibiting large delamination process zones – Name: Abstract Label: Description (Translated) Group: Ab Data: CAT- L'objectiu general d'aquesta tesi és proporcionar una eina per a la predicció de la delaminació en materials compostos sota diferents condicions de càrrega estática i de fatiga en estructures 3D. La metodologia pretén ser una guia pràctica per a la indústria, proporcionant una eina flexible capaç de determinar la forma ágil el comportament de la desminació de nous materials polimèrics. Una revisió de l'estat de l'art ha puesto de manifiesta que encara falta algun eslabó entre la física responsable de la delaminació i els models de l'estat de l'art, especialment per als materials amb grans zones de procés de delaminació. També faltan assaigs de validació que han posat a prova les prediccions de delaminació sota diferents condicions de càrrega en estructures 3D. Aquest treball contribueix al camp de la caracterització de la delaminació en materials compostos amb grans zones de procés i construye una estratègia de modelització i simulació capaç de determinar la delaminació en materials compostos amb grans zones de procés. També es presenta una validació exhaustiva de la predicció de la delaminació. Per a la caracterització de la delaminació, es reprèn els procediments d'assaig i els mètodes de reducció de dades adequats per caracteritzar les propietats de la delaminació i discutir i seleccionar les tècniques més adequades per caracteritzar grans zones del procés. Per a l'estratègia de modelització i simulació, seleccioneu l'enfocament de modelització de zones cohesives (CZM) per determinar el comportament de la delaminació. S'utilitzen models CZM estàtics i de fatiga d'última generació com a nucli de l'estratègia de simulació, al temps que s'integren desenvolupaments nous, destinats a vincular l'enfocament de simulació amb la física de la delaminació observada experimentalment. Per validar l'estratègia de modelització i simulació, es presenta un nou concepte d'assaig de referència de delaminació per a materials compostos que permeten fronts de grieta no rectos i delaminación no autosimilar en probes de caracterització sota condicions de càrrega compleja. Com a validació de l'estratègia de modelització i simulació, es proposa una simulació ciega de l'assaig de referència per avaluar la capacitat predictiva de la metodologia. Per últim, la metodología proposta s'exemplifica amb un cas pràctic que il·lustra l'aplicació de la metodologia a un material compost real amb una àmplia zona de procés. El material utilitzat en el cas d'estudi és el compost termoplástico AS4D/PEKK-FC, que presenta grans zones de procés de deslaminació<br />Programa de Doctorat en Tecnologia – Name: TypeDocument Label: Document Type Group: TypDoc Data: Dissertation/Thesis – Name: Format Label: File Description Group: SrcInfo Data: application/pdf – Name: Language Label: Language Group: Lang Data: English – Name: URL Label: Access URL Group: URL Data: <link linkTarget="URL" linkTerm="http://hdl.handle.net/10803/693059" linkWindow="_blank">http://hdl.handle.net/10803/693059</link> – Name: Copyright Label: Rights Group: Cpyrght Data: L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ – Name: AN Label: Accession Number Group: ID Data: edstdx.10803.693059 |
| PLink | https://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=edstdx&AN=edstdx.10803.693059 |
| RecordInfo | BibRecord: BibEntity: Languages: – Text: English PhysicalDescription: Pagination: PageCount: 160 Subjects: – SubjectFull: Material compost Type: general – SubjectFull: Material compuesto Type: general – SubjectFull: Composite material Type: general – SubjectFull: Modelatge de zones cohesionades Type: general – SubjectFull: Modelado de zonas cohesivas Type: general – SubjectFull: Cohesive zone modeling Type: general – SubjectFull: Fatiga Type: general – SubjectFull: Fatigue Type: general – SubjectFull: Trencament interlaminar Type: general – SubjectFull: Rotura interlaminar Type: general – SubjectFull: Interlaminar failure Type: general – SubjectFull: Modelatge constitutiu Type: general – SubjectFull: Modelaje constitutivo Type: general – SubjectFull: Constitutive modeling Type: general – SubjectFull: Estructura Type: general – SubjectFull: Structure Type: general – SubjectFull: Pont de fibra Type: general – SubjectFull: Puente de fibra Type: general – SubjectFull: Fiber bridging Type: general Titles: – TitleFull: Novel methodology for predicting delamination in 3D composite structures under multiple loading conditions and large process zones Type: main BibRelationships: HasContributorRelationships: – PersonEntity: Name: NameFull: Leciñana Arregui, Iñaki IsPartOfRelationships: – BibEntity: Dates: – D: 07 M: 11 Type: published Y: 2024 |
| ResultId | 1 |