Lujitemuovi-metalli-yhdistelmälaminaattien iskuvaurioituminen – tutkimus iskunkestävyydestä ja kerrostenvälisestä murtumisesta

Tuomas Pärnänen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Lujitemuovi-metalli-yhdistelmälaminaatit (jatkossa laminaatit) ovat rakenteita, jotka muodostuvat ohuista metalli- ja lujitemuovikerroksista. Tässä väitöskirjassa tutkitaan laminaattien vaurioitumista hitaiden törmäystyyppisten iskujen vaikutuksesta. Iskuvaurioitumista tutkitaan pudotus- ja painamiskokein sekä elementtimenetelmään perustuvilla simulaatioilla. Työn ensimmäisessä osassa tutkitaan erityisesti AZ31B-H24 magnesiumkerroksia sisältävien laminaattien iskunkestävyyttä. Tulosten mukaan laminaatin iskunkestävyys on 2024-T3 alumiinikerroksia sisältävää Glare 5 -laminaattia heikompi. Iskunkestävyyden lisäksi ensimmäisessä osassa tutkitaan iskuvaurioiden kehittymistä tarkastelemalla eri iskuenergioilla kuormitettujen koekappaleiden vaurioita. Lopuksi laminaattien iskukuormittumista tutkitaan elementtimenetelmään perustuvilla simulaatioilla. Työn toisessa osassa keskitytään kerrostenväliseen murtumiseen, joka tapahtuu metallien ja lujitemuovien rajapinnassa. Työn tulokset osoittavat, että murtuminen laminaatin alimmaisessa rajapinnassa tapahtuu iskun aikana kahdessa eri vaiheessa. Iskun alkuvaiheessa murtuma muodostuu laminaatin normaalin suuntaisten leikkausvoimien seurauksena. Iskun paluuvaiheen aikana lujitemuovikerrokset pyrkivät suoristumaan plastisesti muovautuneita metallikerroksia enemmän. Ero materiaalivasteessa johtaa repivään kuormitukseen ja murtumiseen. Rajapinnan murtumista ei tyypillisesti ole otettu huomioon iskumalleissa ja toisinaan ainoastaan leikkausvoimista aiheutuva murtuminen on huomioitu. Väitöskirjan tulokset osoittavat, että kaksivaiheinen murtuminen vaikuttaa merkittävästi laminaatin muodonmuutoksiin ja iskunjälkeiseen venymätilaan. Realistinen vauriotilan määrittäminen on erityisen tärkeää iskunjälkeistä lujuutta tarkasteltaessa. Tämän vuoksi jatkossa on suositeltavaa ottaa huomioon kaksivaiheinen murtuminen laminaattien iskukuormitusta mallinnettaessa.
Julkaisun otsikon käännösLujitemuovi-metalli-yhdistelmälaminaattien iskuvaurioituminen – tutkimus iskunkestävyydestä ja kerrostenvälisestä murtumisesta
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Saarela, Olli, Vastuuprofessori
  • Kanerva, Mikko, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7189-3
Sähköinen ISBN978-952-60-7188-6
TilaJulkaistu - 2016
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • yhdistelmälaminaatit
  • iskunkestävyys
  • kerrostenvälinen murtuminen

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Lujitemuovi-metalli-yhdistelmälaminaattien iskuvaurioituminen – tutkimus iskunkestävyydestä ja kerrostenvälisestä murtumisesta'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä