Mechanical design of a double cantilever beam subjected to Uneven Bending Moments (DCB-UBM) testing apparatus

Πετικίδη, Άλκηστις; Petikidi, Alkistis

dc.contributor.author	Πετικίδη, Άλκηστις	el
dc.contributor.author	Petikidi, Alkistis	en
dc.date.accessioned	2020-12-01T17:50:32Z
dc.date.available	2020-12-01T17:50:32Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52137
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19835
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Πείραμα	el
dc.subject	Μηχανολογικός σχεδιασμός	el
dc.subject	Αντοχή συνδέσεων	el
dc.subject	Πειραματική διάταξη	el
dc.subject	Πεπερασμένα στοιχεία	el
dc.subject	Testing apparatus	en
dc.subject	Mechanical design	el
dc.subject	FEM	el
dc.subject	J-integral	el
dc.subject	DCB-UBM	el
dc.title	Mechanical design of a double cantilever beam subjected to Uneven Bending Moments (DCB-UBM) testing apparatus	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Σχεδίαση Πειράματος	el
heal.language	en
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-09-24
heal.abstract	Αυτή η διπλωματική εργασία πραγματεύεται τον μηχανολογικό σχεδιασμό και την ανάλυση μιας πειραματικής διάταξης όπου ένα δοκίμιο διπλής προβόλου δοκού (Double Cantilever Beam, DCB) μπορεί να φορτίζεται με όμοιες ή ανόμοιες καθαρές ροπές. Τα δοκίμια φορτίζονται με ζεύγος ροπών που προκαλούν φόρτιση της κόλλας, για ένα εύρος το οποίο κυμαίνεται από καθαρή αποκόλληση έως καθαρή διάτμηση. Ο στόχος είναι η εξαγωγή τοπικών νόμων τάσης-απομάκρυνσης, για ένα εύρος φορτίσεων της κόλλας, οι οποίοι σε συνδυασμό με μεθόδους προσομοίωσης πεπερασμένων στοιχείων επιτρέπουν την αναπαράσταση των μηχανισμών θραύσης που λαμβάνουν μέρος. Εξάγοντας πειραματικά αποτελέσματα τα οποία εξαρτώνται μόνο από τα υλικά που λαμβάνουν μέρος στο σύστημα, είναι δυνατή η μεταφορά τους σε μεγαλύτερες μηχανολογικές κατασκευές, δεδομένου ότι αποτελούνται από τους συγκεκριμένους συνδυασμούς υλικών. Για να υπολογιστούν τα μέγιστα αναμενόμενα φορτία, σε κάθε κατάσταση φόρτισης, δημιουργείται ένας προγραμματιστικός κώδικας. Ο κώδικας αυτός, με χρήση της μεθόδου J-integral, υπολογίζει τις απαιτούμενες ροπές για πλήρη θραύση και το ελάχιστο πάχος της κάθε πλάκας προς κόλληση, έτσι ώστε για όλα τα σενάρια φόρτισης οι πλάκες να μην υποστούν πλαστική παραμόρφωση. Μετά την διαστασιολόγηση του δοκιμίου τα υπόλοιπα δομικά στοιχεία της πειραματικής διάταξης σχεδιάζονται και παρουσιάζονται αναλυτικά. Πληθώρα διαφορετικών πειραματικών διατάξεων προτείνεται και οι λόγοι που απορρίπτονται εξηγούνται. Τα επιμέρους στοιχεία που σχεδιάζονται υποβάλλονται σε προσομοίωση στατικής φόρτισης η οποία αναπαριστά το χειρότερο σενάριο φόρτισης, χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα του προγραμματιστικού κώδικα, έτσι ώστε να επιβεβαιωθεί η αντοχή της κατασκευής και κάθε επιμέρους στοιχείου. Ο στόχος αυτής της εργασίας είναι να αναπτυχθεί μια μεθοδολογία η οποία θα χρησιμοποιείται για τον χαρακτηρισμό θραύσης ενός συστήματος που αποτελείται από μεταλλικές πλάκες συγκολλημένες με χρήση κόλλας, η οποία περιέχει προ-ρωγμή, σε διάφορα σενάρια φόρτισης. Με την παραγωγή πειραματικών δεδομένων και την διερεύνηση των μηχανισμών θραύσης που αναπτύσσονται, στόχος είναι να διευρυνθεί η χρήση συνδέσεων μέσω κόλλας σε περισσότερες μηχανολογικές εφαρμογές.	el
heal.abstract	In this thesis a testing apparatus that will enable Double Cantilever Beam specimens to be subjected to Uneven Bending Moments (DCB-UBM) is mechanically investigated and designed. This experiment permits loading of a Double Cantilever Beam (DCB) specimen in a series of different loading scenarios varying from pure peel to pure shear. The ultimate goal is to extract local mixed-mode traction-separation laws which will allow simulation of the fracture. These cohesive laws are used to model the fracture of the specimen using finite element modelling, and since they are considered material properties, can be transferred to other joint geometries. Therefore, by conducting small-scale fracture tests for various combinations of adhesives and adherents and producing reliable simulations, the results can be utilized for real-life structures that employ identical materials. First, the expected design loads generated during the experiment are predicted by producing a programming code. Here fracture data are utilized from literature and the design loads are predicted by applying the J-integral approach. Using the design loads, the minimum allowable thickness of the adherents is calculated in a way that no plastic deformation of the adherents is allowed during the experiment. After the specimen is dimensioned, each component of the apparatus is designed and analysed in detail. Before the final design is decided upon, alternative designs are produced and discussed and the reasons to be dismissed are explicated. The produced components are simulated in static loading imitating the worst-case loading scenario, using the results from the programming code, to validate the integrity of the proposed structure. In this work the aim is to develop a methodology to be used for defining the fracture behaviour of a pre-cracked adhesive bond, under mixed-mode loading. By producing experimental data and researching the failure mechanisms that are developed, hopefully design engineers would be more confident over the results and the ultimately expand the use of adhesive technology in various applications and industries.	en
heal.advisorName	Ανυφαντής, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Τσούβαλης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Μανωλάκος, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θαλάσσιων Κατασκευών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	120 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false