Jag accepterar att kakor lagras på min dator

Läs mer

A Finite Element Simulation of a Single Shear Lap Joint Made of Carbon Fiber Composites.

A Finite Element Simulation of a Single Shear Lap Joint Made of Carbon Fiber Composites. Beställ tryckt exemplar Lägg i kundvagnen
Författare: Björn Palmberg
Ort: Stockholm
Sidor: 25
Utgivningsår: 2014
Publiceringsdatum: 2014-01-27
Rapportnummer: (FOI-R--3771--SE)
Nyckelord Förband, enskärigt, kolfiber, bult, dragbelastning, sekundärböjning, kontaktvillkor, finit elementberäkning, nätgenerering
Keywords Joint, single shear, carbon fiber, bolt, tension loading, secondary bending, contact, conditions, finite element calculation, mesh generation
Sammanfattning I syfte att se om det går att simulera en experimentell undersökning om brottlast i ett enskärigt kolfiberförband så har en finit element (FE) beräkning genomförts. Beräkningen följer inte experimentet fullt ut utan stannar då den elastiska delen av brottförloppet upphör. Beräkningarna visar på att det går att simulera det elastiska förfarandet, men att ytterligare förfining krävs för att få rätt styvhet, samt att få fästelementets deformation att överensstämma bättre med experimentet. Det beräkningarna ger besked om är en uppskattning av den tid en analys av hela förloppet kan ta (d.v.s. till dess fästelementet tryckbelastar kolfiberlagren så mycket att dessa krossas). För att ta hänsyn till detta i FE-beräkningen krävs att någon typ av skademodell appliceras. Det finita elementprogram som använts är ABACUS. Tyvärr finns det inga likande problem i ABACUS exempelsamling och därmed blir det svårt att få till en bra indata fil. Det är troligt att problemet går att lösa med ABACUS, men det krävs mycket ingående kunskaper om programvaran. Det problem som ska lösas innehåller många kontaktvillkor med friktion, förspänning av fästelement och en skademodell. De första två beräkningarna som gjordes avbröts innan de nått slutmålet på grund av bristande konvergens. Den näst sista konvergerade, men krävde nästan 1500 tidssteg. Den sista beräkningen klarade sig med 11 tidssteg och trots att den beräkningen innehöll nästan 1,5 miljoner fler frihetsgrader blev den totala exekveringstiden betydligt snabbare. Det betyder att det troligen går att lösa det kompletta problemet (med skademodell och noggrannare indelning i tjockledsled) på hyfsat stora cpu-kluster inom rimlig tid.
Abstract In order to see whether it is possible to simulate an experimental study on the failure load of a single shear lap joint of carbon reinforced plastic finite element (FE) calculations have been performed. The calculations do not follow the experiment completely since they only considers the elastic part of the experiment. The calculations show that it is possible to simulate the elastic process, but further refinement is required to get the right stiffness, and to get the fastener deformation to conform better with the experiment. The calculations provide information on an estimate of the time an analysis of the entire process may take (ie until the fastener creates a hole bearing pressure such that the carbon fibers are crushed). To take the carbon fiber damage into account in the FE calculation requires that some type of damage model is applied. The finite element program used is ABACUS. Unfortunately, there are no similar problems in ABACUS collection of examples and hence it becomes difficult to get a good input file. It is likely that the problem can be solved with ABACUS, but it requires detailed knowledge of the software. The problem to be solved contains many contact conditions with friction, preload of fasteners and a damage model. The first two calculations were stopped, by the ABACUS program, before they reached the final goal due to lack of convergence. The second last computation converged, but required almost 1500 time steps. The last calculation only needed 11 time steps, and although the calculation contained almost 1.5 million more degrees of freedom, the overall execution time was significantly faster. This means that it is probably possible to solve the complete problem (with a damage model and more accurate grading in the thickness direction) on fairly large CPU clusters within a reasonable time.

Kundvagn

Inga rapporter i kundvagnen

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI
Totalförsvarets forskningsinstitut
164 90 Stockholm

Tel: 08-555 030 00
Fax: 08-555 031 00

Orgnr: 202100-5182