Inverse Parameter Identification for Multilinear Cohesive Laws
Author
Jensen, Simon Mosbjerg
Term
4. term
Education
Publication year
2017
Submitted on
2017-06-02
Pages
128
Abstract
Dette speciale udvikler en praktisk metode til at bestemme brudrelaterede parametre i kohæsive zonelove til numerisk modellering af delaminering i kompositmaterialer. Udgangspunktet er invers parameteridentifikation, hvor inputparametre estimeres ved at minimere forskellen mellem et målt strukturelt respons fra et fysisk forsøg og det tilsvarende respons fra en parametrisk finite element-model. Delamineringen modelleres i ANSYS (MAPDL) med et brugerdefineret interfaceelement, hvori der er implementeret en generel, blandet, multilineær kohæsiv lov med vilkårligt antal linjesegmenter. Optimeringen udføres i MATLAB med gradientbaserede metoder, og der arbejdes systematisk med formulering af målfunktionen baseret på både globale strukturelle data og lokale målinger i revneprocesszonen. Metoden er samlet i værktøjet IPIT-CZL og demonstreres på en dobbelt konsolbjælke (DCB) prøve under ren mode I revneåbning; der gennemføres desuden følsomhedsstudier og en vurdering af 3D-effekter. Arbejdet har som mål at reducere traditionelle antagelser i parameterkarakterisering, øge anvendeligheden ud over standardkuponforsøg og udnytte informationen fra få, men omkostningstunge, eksperimenter.
This thesis develops a practical methodology to identify fracture-related parameters for cohesive zone laws used in numerical modeling of delamination in composite materials. The approach applies inverse parameter identification, estimating input parameters by minimizing the discrepancy between a measured structural response from a physical test and the corresponding response from a parametric finite element model. Delamination is modeled in ANSYS (MAPDL) using a user-defined interface element that implements a general mixed-mode multilinear cohesive law with an arbitrary number of line segments. Optimization is carried out in MATLAB with gradient-based methods, with careful formulation of the objective function using both global structural data and local measurements in the fracture process zone. The methodology is assembled in the IPIT-CZL tool and demonstrated on a double cantilever beam (DCB) specimen under pure mode I loading; sensitivity studies are performed and 3D effects are examined. The work aims to reduce common assumptions in parameter characterization, extend applicability beyond coupon testing, and extract maximum information from few but costly experiments.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Keywords
Documents