Failure analysis of bolted laminated composite plates

Abstract

Bu çalışmada, cıvata bağlantılı tabakalı kompozit levhalarda çekme mukavemetini yüksek hassasiyette belirleyebilmek amacıyla kademeli hasar ilerleme modeli kullanılarak hasar analizi uygulanmıştır. Hasar ilerleme modeli ANSYS APDL kullanılarak hazırlanmıştır. Hashin hasar kriterleri kullanılarak sonlu elemanlar analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın sonuçları deneysel çalışma sonuçları ile kıyaslanmış ve oldukça benzer sonuçlara ulaşılmıştır. Ayrıca levha genişliği/delik çapı oranı (W/D) 2'den 4'e kadar, kenar uzaklığı/delik çapı oranı (E/D) ise 1'den 4'e kadar değiştirilerek geometrik etkilerin kompozit yapının yük taşıma kapasitesine etkisi araştırılmış ve maksimum çekme dayanımları hesaplanmıştır. W/D ve E/D oranları 2 için hasar levhanın serbest kenarına doğru kayma (yırtılma) şeklinde ilerlemiştir. W/D ve E/D oranları 2'den büyük olduğunda hasar ezilme (yatak hasarı) şeklinde gerçekleşmiştir. [02/902]s konfigürasyonuna sahip kompozit levhada net çekme hasarı meydana gelmemiştir. W/D ve E/D oranları 3 olduğunda kompozit levha maksimum yatak (ezilme) mukavemetine ulaşmaktadır.In this study, in order to determine the tensile strength of bolted laminated composite plates with high fidelity, failure analyses were performed by applying progressive damage model. Progressive damage finite element model was built using ANSYS APDL. Finite element failure analyses were performed using Hashin's failure criteria. Results of the present study were compared with the experimental data and very consistent results were obtained. Additionally, changing the plate width/ hole diameter ratio (W/D) between 2-4 and edge distance/hole diameter ratio (E/D) between 1-4, the effects of geometric parameters on the load carrying capacity of the composite plate were investigated and maximum tensile failure loads were determined. For W/D and E/D ratios equal to 2, failure propagated towards the free end of the plate showing shear failure mode. For W/D and E/D ratios greater than 2, bearing failure mode occurred. For [02/902]s configuration no nettension failure mode occurred in the composite plate and for W/D and E/D ratios equal to 3 maximum bearing strength was achieved.