Please use this identifier to cite or link to this item:
https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/39726Full metadata record
| DC Field | Value | Language |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Λέτσιου, Στυλιανή | el |
| dc.date.accessioned | 2026-01-20T08:55:10Z | - |
| dc.date.available | 2026-01-20T08:55:10Z | - |
| dc.identifier.uri | https://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/39726 | - |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/ | * |
| dc.subject | Υπολογιστική μηχανική, Ινοπλισμένα σύνθετα, Ομογενοποίηση, Πεπερσμένα στοιχεία | el |
| dc.title | Μελέτη επίδρασης της μικροδόμησης στις μηχανικές ιδιότητες ινοπλισμένων σύνθετων υλικών με τη χρήση μεθόδων ομογενοποίησης και πεπερασμένων στοιχείων | el |
| dc.type | masterThesis | en |
| heal.type | masterThesis | el |
| heal.type.en | Master thesis | en |
| heal.type.el | Μεταπτυχιακή εργασία | el |
| heal.classification | Σύνθετα Υλικά | el |
| heal.dateAvailable | 2026-01-20T08:56:11Z | - |
| heal.language | el | el |
| heal.access | free | el |
| heal.recordProvider | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή | el |
| heal.recordProvider | Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών | el |
| heal.publicationDate | 2025-12-23 | - |
| heal.abstract | Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο τη μελέτη της μηχανικής συμπεριφοράς σύνθετων υλικών μέσω προσομοιώσεων με το λογισμικό ANSYS Material Designer. Στόχος της εργασίας είναι η κατανόηση του ρόλου της μικροδομής, της γεωμετρίας και της διάταξης των ενισχυτικών στοιχείων (ινών ή σωματιδίων) στη μηχανική απόκριση των σύνθετων υλικών, καθώς και η αξιολόγηση της αξιοπιστίας των θεωρητικών μοντέλων μικρομηχανικής σε σχέση με πειραματικά και αριθμητικά αποτελέσματα που προκύπτουν. Η εργασία καλύπτει συνολικά τη σχεδίαση, προσομοίωση και ανάλυση διαφόρων τύπων σύνθετων υλικών, εξετάζοντας τις ελαστικές τους ιδιότητες. Στο πρώτο κεφάλαιο του κυρίου μέρους, εξετάστηκαν μονοκατευθυντικά σύνθετα (UD). Υπολογίστηκαν οι βασικές ελαστικές σταθερές (E1, E2, G12, G23, ν12, ν23) και συγκρίθηκαν με προβλέψεις θεωρητικών μοντέλων, όπως Rule of Mixtures, Mori–Tanaka, Modified ROM, Chamis, Halpin–Tsai και Bridging Model, καθώς και με δεδομένα της βιβλιογραφίας. Τα αποτελέσματα έδειξαν υψηλό μέτρο ελαστικότητας κατά τη διεύθυνση των ινών και σημαντική εξάρτηση των ιδιοτήτων από τη μήτρα κατά την εγκάρσια διεύθυνση. Η αύξηση του ποσοστού ινών βελτίωσε τις ελαστικές ιδιότητες, ενώ οι συγκρίσεις με τα αναλυτικά μοντέλα έδειξαν πολύ καλή συμφωνία, επιβεβαιώνοντας την αξιοπιστία των θεωρητικών προσεγγίσεων. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύθηκε η επίδραση της χρήσης διαφορετικών τρόπων ενίσχυσης στις ελαστικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών, χρησιμοποιώντας κατάλληλα αντιπροσωπευτικά στοιχεία όγκου κάθε φορά. Μελετήθηκαν διατάξεις μονοκατευθυντικών ινών (Hexagonal, Square, Random), σύνθετα με ασυνεχείς, τυχαία κατανεμημένες ίνες και σύνθετα με σωματίδια κανονικά και τυχαία κατανεμημένα. Διαπιστώθηκε ότι η διάταξη και η μορφολογία των ενισχυτικών στοιχείων καθορίζει τις ελαστικές ιδιότητες. Τα σύνθετα με συνεχείς ίνες εμφάνισαν μεγαλύτερη ακαμψία κατά τη διεύθυνση φόρτισης, ενώ τα σύνθετα με ασυνεχείς, τυχαία κατανεμημένες ίνες ή σωματίδια είχαν χαμηλότερη ακαμψία αλλά πιο ομοιόμορφη κατανομή ιδιοτήτων. Η ανάλυση τόνισε τη σημασία της μικροδομής στην πρόβλεψη μηχανικής συμπεριφοράς. Στο τρίτο κεφάλαιο εξετάστηκαν πολυστρωματικά σύνθετα υλικά τύπου sandwich με ιδιαίτερη έμφαση στον πυρήνα, ο οποίος αποτελεί την ενδιάμεση στρώση. Στο πλαίσιο αυτό μελετήθηκε ο τρόπος με τον οποίο η διαφορετική διάταξη ινών (UD Carbon και Woven) επηρεάζει τη συνολική ελαστική συμπεριφορά του υλικού. Το πολυστρωματικό σύνθετο υλικό με UD Carbon ως ενδιάμεσο στρώμα παρουσίασε υψηλή ακαμψία κατά μήκος των ινών, ενώ το πολυστρωματικό σύνθετο υλικό με Woven ως ενδιάμεσο στρώμα εμφάνισε βελτιωμένη διατμητική συμπεριφορά λόγω της πλέξης που κατανέμει το φορτίο σε δύο διευθύνσεις. Η σύγκριση ανέδειξε τα πλεονεκτήματα και περιορισμούς κάθε διάταξης, υπογραμμίζοντας ότι η επιλογή του τύπου ενίσχυσης πρέπει να γίνεται με βάση τις απαιτήσεις φόρτισης και λειτουργίας. Συνολικά, η εργασία αναδεικνύει τη σημασία της γεωμετρίας, της διάταξης και του ποσοστού ενίσχυσης στη μηχανική συμπεριφορά σύνθετων υλικών. Η μελέτη επιβεβαιώνει την αξιοπιστία των μοντέλων μικρομηχανικής και τη χρησιμότητα των υπολογιστικών εργαλείων προσομοίωσης στην ανάπτυξη προηγμένων σύνθετων δομών. Οι προεκτάσεις της μελέτης περιλαμβάνουν την περαιτέρω διερεύνηση μη γραμμικών συμπεριφορών, αντοχής σε κόπωση και θερμομηχανικών ιδιοτήτων, με στόχο την ανάπτυξη καινοτόμων εφαρμογών σε αεροδιαστημικούς και βιομηχανικούς τομείς. | el |
| heal.abstract | The present thesis focuses on the study of the mechanical behavior of composite materials through simulations using the ANSYS Material Designer software. The main objective is to understand the role of microstructure, geometry, and the arrangement of reinforcement elements (fibers or particles) in the mechanical response of composite materials, as well as to evaluate the reliability of theoretical micromechanical models in comparison with experimental and numerical results. The work covers the complete process of design, simulation, and analysis of various types of composites, focusing on their elastic properties. In the first chapter of the main body, unidirectional (UD) composites were examined. The fundamental elastic constants (E1, E2, G12, G23, ν12, ν23) were calculated and compared with predictions from theoretical models such as the Rule of Mixtures, Mori–Tanaka, Modified ROM, Chamis, Halpin–Tsai, and the Bridging Model, as well as with data from the literature. The results indicated a high elastic modulus along the fiber direction and a strong dependence of the transverse properties on the matrix. Increasing the fiber volume fraction improved the elastic performance, while comparisons with analytical models showed excellent agreement, confirming the reliability of theoretical approaches. In the second chapter, the effect of using different reinforcement methods on the elastic properties of composite materials was analyzed, employing appropriate representative volume elements for each case. Various configurations were studied, including unidirectional fiber arrangements (Hexagonal, Square, Random), composites reinforced with chopped, randomly distributed fibers, and composites reinforced with regularly or randomly distributed particles. It was found that the geometry and distribution of the reinforcing elements significantly influence the elastic property distribution. Composites with continuous fibers exhibited higher stiffness along the loading direction, whereas those reinforced with chopped, randomly distributed fibers or particles showed lower stiffness but a more uniform property distribution. The analysis emphasized the crucial role of microstructure in predicting mechanical behavior. The third chapter focused on multilayer sandwich-type composites, with particular emphasis on the core, which constitutes the intermediate layer. In this context, the influence of different fiber architectures (UD Carbon and Woven) on the overall behavior of the material was investigated. The laminated composite material with UD Carbon as the intermediate layer exhibited high stiffness along the fiber direction, while the laminated composite material with woven fabric as the intermediate layer demonstrated improved shear behavior due to the interlacing pattern that distributes the load in two directions. The comparison highlighted the advantages and limitations of each configuration, underscoring that the selection of the reinforcement type should depend on the specific loading and operational requirements. Overall, the thesis highlights the importance of geometry, reinforcement arrangement, and volume fraction in the mechanical behavior of composite materials. The study confirms the reliability of micromechanical models and the usefulness of computational simulation tools in the development of advanced composite structures. The findings open pathways for further investigation of nonlinear behavior, fatigue resistance, and thermomechanical properties, aiming to support the design of innovative applications in the aerospace and industrial sectors. | |
| heal.advisorName | Χατζηγεωργίου, Ευάγγελος | el |
| heal.committeeMemberName | Παναγιωτόπουλος, Ιωάννης | el |
| heal.committeeMemberName | Μπέλτσιος, Κωνσταντίνος | el |
| heal.academicPublisher | Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Πολυτεχνική Σχολή. Τμήμα Μηχανικών Επιστήμης Υλικών | el |
| heal.academicPublisherID | uoi | el |
| heal.numberOfPages | 103 | el |
| heal.fullTextAvailability | true | - |
| Appears in Collections: | Διατριβές Μεταπτυχιακής Έρευνας (Masters) - ΜΕΥ | |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Μεταπτυχιακή Eργασία Λέτσιου Στυλιανή.pdf | 3.76 MB | Adobe PDF | View/Open |
This item is licensed under a Creative Commons License
