Naslov
Implementacija i validacija mehanički regularizanog FE DVC pristupa za heterogene materijale
(Implementation and validation of the mechanically regularized FE DVC approach for heterogeneous materials)

Autori
Leljak, Dalibor

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, diplomski

Fakultet
Fakultet strojarstva i brodogradnje

Mjesto
Zagreb

Datum
17.12

Godina
2021

Stranica
79

Mentor
Tomičević, Zvonimir

Ključne riječi
Korelacija digitalnih volumena ; Mehanička regularizacija ; Vlaknima ojačan kompozit ; Računalna tomografija rendgenskih zraka ; Heterogena mikrostruktura
(Digital Volume Correlation ; Mechanical regularization ; Fiber reinforced polymers ; X-Ray Computed Tomography ; Heterogeneous microstructure)

Sažetak
Prisutnost različitih konstituenata koji posjeduju specifična materijalna svojstva u vlaknima ojačanim polimerima rezultira složenim fenomenima oštećenjima. Kod tih materijala je uslijed opterećivanja prisutan velik broj pukotina te različiti mehanizmi oštećenja koji se iniciraju te propagiraju na različitim razinama (mikro-, mezo- i makrorazina). Stoga detekcija oštećenja u ovim materijalima zahtijeva primjenu nerazornih metoda ispitivanja. U novije vrijeme, metoda korelacije digitalnih volumena u sprezi sa računalnom tomografijom se sve češće koristi za detekciju i praćenje rasta oštećenja u kompozitnim materijalima. Na ovaj način moguće je bilježiti i analizirati oštećenja na površini, ali i u unutrašnjosti ispitnih materijala. U ovom radu analizirano je in-situ cikličko vlačno ispitivanje epoksidne smole ojačane mat staklenim vlaknima. Ispitni uzorak je skeniran u neopterećenom stanju, ali i pri različitim ciklusima opterećivanja. Osim toga, nakon loma ispitnog uzorka zabilježena su dva volumena s različitom parametrima skeniranja. Na skenovima zabilježenim kroz eksperimentalni protokol provedena je analiza oštećenja. Primjenom globalne metode korelacije digitalnih volumena na cijelom volumenu izmjerena su polja pomaka. Iz provedenog mjerenja, izračunata su polja najvećih glavnih deformacija te mape korelacijskih reziduala. Na temelju predložene analize identificirani su mehanizmi oštećenja te je određeno područje uzorka s maksimalnim lokalizacijskim zonama deformacija. Unutar tog područja je odabran manji pod-volumen koji služi za implementaciju mehaničke regularizacije te detaljnu analizu oštećenja. Nadalje, provedena je segmentacija odabranog pod-volumena s obzirom na pripadajuću mikrostrukturu, tj. iz segmentirane slike je izrađena mreža konačnih elemenata koja opisuje heterogenu mikrostrukturu. Izrađena mreža je korištena za provedbu analize oštećenja u promatranom pod-volumenu. Analiza je provedena globalnom metodom korelacije digitalnih volumena sa homogenom i heterogenom mehaničkom regularizacijom. Homogena regularizacija je provedena s jednakim vrijednostima materijalnih parametara različitih konstituenata. Kod analize sa homogenom regularizacijom promatran je utjecaj različitih regularizacijskih duljina te je provedena analiza iniciranja i rasta pukotina. Drugim riječima, iniciranje i rast pukotine određeni su promatranjem mapa korelacijskih reziduala i polja najvećih glavnih deformacija, ali i usporednom početnog (tj. nedeformiranog) skena te skena deformiranog uzorka. Nadalje, heterogena regularizacija implementirana je uvođenjem različitih materijalnih parametara za konstituente promatranog kompozitnog materijala. Osim toga, promatran je utjecaj različitih regularizacijskih duljina te različitih materijalnih parametara na rezultate analize korelacije digitalnih volumena. Nadalje, pri heterogenoj regularizaciji je provedena i analiza pukotina u promatranom pod-volumenu te su prikazana polja deformacija i korelacijskih reziduala. Na kraju je provedena analiza sa heterogenom regularizacijom na skenovima kroz sve cikluse opterećivanja uzorka. Kod ove analize su promatrane promjene korelacijskih reziduala i polja deformacija kroz cijelu povijest opterećivanja ispitnog uzorka.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Strojarstvo

POVEZANOST RADA