Numerisk analyse av sprekkutviklingen i tre med kohesive elementer basert på empiriske resultater.
Master thesis
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/2572909Utgivelsesdato
2018Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Denne oppgaven er en del av et nytt forskningsprosjekt ved NTNU med mål på kunne skape en akseptabel numerisk modell av sprekkbrudd i tre, ved bruk av kohesive elementer. Oppgaven går inn på å utvikle et testoppsett og utføre testing av prøvestykker med en kiletest. Et teoretisk studie på å representere brudd i tre med kohesive elementer er utført. Testresultatene blir brukt som referanse for på modellere prøvestykkene numerisk i ABAQUS med kohesive elementer med seighetsegenskapene som inngår i tre.
Det ble utført 46 forsøk med prøvestykker med seks forskjellige fiberretning i bruddplanet RL og TL. For RL prøvestykkene ble fiberretningen variert med 0, 5, 10, 15 og 20 grader i forhold til lengderetningen. Prøvestykkene ble splittet ved hjelp av en kile, introdusert igjennom en lastcelle. Den spesifikke bruddenergien er blitt beregnet for prøvestykkene for å gi en god beskrivelse på seighetsegenskapene rundt bruddet.
Gjennom analyse av last-forskyvningskurven er det blitt laget et forslag på en mulig skademodell som kan bli brukt sammen med kohesive elementer. Forholdet på den elastiske utvidelsen før brudd, sammen men størrelsen bruddprosess sonen er blitt sett på igjennom et parametrisk studie. Med data tilgjengelig fra den empiriske testen, er bruddet forsøkt gjenskapt med like rammebetingelser for sprekkvekst og totalkapasitet med en 2D modell med fiberretning på 0 grader.
Prøvestykkene hadde en økene gjennomsnitts kapasitet med økende fiberretning, samtidig som den spesifikk bruddenergi ble redusert. Basert på lastkurven, det kan tyde på at seighetsegenskapene ikke har like stor påvirkningskraft ved økende fiberretning. Den første numeriske modellen med kohesiv sone viste en for stiv elastisk del frem til det kritiske bruddpunktet. Basert på det parametriske studie, ble en tilpasset skademodell modellert, basert på lastkurven, som et alternativ til det teoretiske grunnlaget. Selv om sprekkdannelsen ble akseptabelt representert, ble den fysiske representasjonen ikke tilstrekkelig, ettersom det førte til overlapping og vrengning av elementene på trykksiden av bruddutbredelses sonen.