Evaluation of a two-scale model for composite and plywood plates

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2016-09-19
Department
Major/Subject
Lentotekniikka
Mcode
K3004
Degree programme
Konetekniikan koulutusohjelma
Language
en
Pages
76
Series
Abstract
This thesis evaluates the accuracy of a new two-scale plate model against a three dimensional elasticity solution and the unmodified Reissner-Mindlin plate model for plates with different sizes, layups and forms. The aim of this research was also to evaluate the suitability of the model for the analysis of plywood plates. The two-scale model was required to have improved accuracy over the unmodified Reissner-Mindlin model, to warrant its use. The thesis will begin with a discussion of plywood as a material and how orthotropic materials, such as plywood plates, are analyzed. The new two-scale plate model and the Reissner-Mindlin model are also described briefly. The evaluation part of the thesis begins with descriptions of the loading and boundary conditions of the plate, as well as a description on how the models were used in the evaluations, and continues with the results. At the end of this thesis, conclusions based on the evaluations and possibilities for future research are presented. Based on the evaluations, the new two-scale model is more accurate than the Reissner-Mindlin model, and capable of modeling the continuous stress distributions far more accurately. The new model was found to be especially accurate in the dimensions typically found in plywood.

Tässä työssä on tutkittu uuden kaksiskaalaisen laattamallin tarkkuutta verrattuna tarkkaan kolmiulotteiseen elastisuusratkaisuun sekä muokkaamattomaan Reissner-Mindlin -laattamalliin erikokoisilla, -rakenteisilla ja -muotoisilla laatoilla. Tutkimuksen tavoitteena oli mallin tarkkuuden tarkastelemisen lisäksi selvittää uuden mallin soveltuvuus vaneristen levyjen jännitysten ja siirtymien analysoimiseen. Uudelta mallilta vaadittiin selkeästi parempi tarkkuus kuin Reissner-Mindlin -mallilta, jotta mallin käyttö olisi perusteltua. Työssä esitellään aluksi vaneri materiaalina, ortotrooppisen komposiittilevyn laskemiseen liittyvät erityispiirteet sekä esitellään Reissner-Mindlin -malli ja työssä tutkittu kaksiskaalainen laattamalli. Tämän jälkeen käsitellään työssä tehdyissä vertailuissa käytetty kuormitus, reunaehdot, vertailtavien mallien käyttö vertailutulosten ratkaisemiseksi sekä vertailusta saadut tulokset. Työn lopuksi käsitellään tulosten pohjalta tehtyjä johtopäätöksiä ja mahdollisuuksia jatkotutkimukseen. Tehdyn vertailun perusteella uusi kaksiskaalainen laattamalli on selkeästi Reissner-Mindlin -mallia tarkempi. Tämän lisäksi uusi malli kykenee mallintamaan levynsisäisten jatkuvien leikkausjännitysten jakaumat huomattavasti Reissner-Mindlin -mallia tarkemmin. Malli todettiin erityisen tarkaksi vanerilevyjen yleisimpien mittojen alueella.
Description
Supervisor
Tuhkuri, Jukka
Thesis advisor
Freund, Jouni
Keywords
plate, model, orthotropy, Reissner-Mindlin, two-scale, plywood
Other note
Citation