kth.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Crack growth in thermoplastic composite panels - A comparison of numerical methods
KTH, School of Engineering Sciences (SCI), Engineering Mechanics, Vehicle Engineering and Solid Mechanics, Lättkonstruktioner, marina system, flyg- och rymdteknik, rörelsemekanik.
2023 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Spricktillväxt i kompositpaneler med termoplastmatris – En jämförelse av numeriska metoder (Swedish)
Abstract [en]

A comparison between several numerical finite element methods to model progressive failurein composite materials is performed. The focus of the study is on the development of an efficientmethod to model crack growth phenomena in large-scale thermoplastic composite laminates.The analyses are performed in the commercial software Abaqus and include three discrete crackmethods and one smeared crack method, which are applied to model coupon tensile tests. Thethree discrete crack methods involve cohesive elements, cohesive contact properties, and theextended finite element method. The smeared crack method uses the Hashin damage initiationcriterion as already implemented in the software. The numerical results were compared bothto numerical and experimental references. A method to represent multiple failure modesin a single fracture surface is used both with cohesive elements and with a cohesive contactproperty. The cohesive contact method results in being the most efficient. To achieve a moreaccurate prediction of the damage evolution and of the final failure, a method using multiplesurfaces of cohesive elements is tested. A technique to scale the mesh by reducing the initiationstrength is evaluated. Both these last two studies show that more in-depth work is required tosuccessfully apply these methods.

Abstract [sv]

Flera metoder baserade på finita element jämförs för att modellera progressiv skademekanik ikompositmaterial. Studien avser ta fram en effektivmetod för modellering av spricktillväxtfenomen i storskaliga kompositlaminat med matris avtermoplast. Analyserna utförs i den kommersiella programvaran Abaqus och inkluderar tremetoder för att modellera diskreta sprickor samt en utsmetad sprickmetod. Samtliga tillämpaspå dragbelastade provstavar. För de tre diskreta sprickmetoderna användes kohesiva element,kohesiva kontaktegenskaper och en utökad finita element-metod. Metoden med utsmetadspricka använder Hashins kriterium för skadeinitiering som redan finns implementerat iprogramvaran. De numeriska resultaten jämförds både mot numeriska och experimentellareferenser. En metod för att representera flera skademekanismer i samma sprickytaanvänds både med kohesiva element och med en sammanhängande kontaktformulering. Densammanhållna kontaktmetoden visar sig vara den mest effektiva. För att uppnå ett mernoggrann simulering av skadeutveckling och slutligt brott, testas en metod som använder ytormed multipla kohesive element. En teknik för att skala nätet genom att minska den kohesivastyrkan utvärderas också. De två sista studierna visar att det krävs mer djupgående arbete föratt framgångsrikt tillämpa dessa metoder.

Place, publisher, year, edition, pages
2023.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2023:376
Keywords [en]
Composite, Thermoplastic, Progressive Damage, FEM, Cohesive Elements, Hashin, XFEM
Keywords [sv]
Komposit, Termoplast, Progressiv Skada, FEM, Kohesiva Element, Hashin, XFEM
National Category
Aerospace Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-340499OAI: oai:DiVA.org:kth-340499DiVA, id: diva2:1817109
External cooperation
NLR (Royal Netherlands Aerospace Centre)
Subject / course
Lightweight Structures
Educational program
Master of Science - Aerospace Engineering
Supervisors
Examiners
Available from: 2023-12-05 Created: 2023-12-05 Last updated: 2023-12-05Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

By organisation
Lättkonstruktioner, marina system, flyg- och rymdteknik, rörelsemekanik
Aerospace Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 93 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf