| Abstract | Automobilska industrija na sve načine želi smanjiti masu i povećati sigurnost automobila, a jedna od opcija zamjena je konvencionalnih materijala kompozitima. Kompoziti su materijali na čija se mehanička svojstva može izravno utjecati mijenjanjem konfiguracijom (odnosno kuta usmjerenosti vlakana) i brojem slojeva. Brojna ispitivanja su pokazala pogodnija mehanička svojstva kompozita u odnosu na metal, u vidu krutosti, vlačne čvrstoće, otpornosti na koroziju, zamorne čvrstoće itd.
U sklopu ovog diplomskog rada bilo je potrebno ispitati ponašanje kompozitne konstrukcije opterećene na udarno opterećenje te analizirati apsorpciju energije udara i oštećenje uzrokovano udarom. Udarno opterećenje vrsta je dinamičkog opterećenja kod kojeg se vrijednost sile na tijelo naglo mijenja te se odziv sustava promatra u nekom vremenskom intervalu.
Prvotno je bilo potrebno numerički modelirati kompozitnu konstrukciju opterećenu na udarno opterećenje, za koju postoji analitičko ili eksperimentalno rješenje. Takvim izabranim primjerom iz literature je moguće je validirati numerički postupak. U ovom slučaju modeliran je balistički udar udarnih tijela različite geometrije na kompozitnu ploču.
Nakon što je pokazano da eksperimentalni rezultati odgovaraju onima dobivenima numeričkom simulacijom, bilo je potrebno modelirati pojednostavljenu zaštitnu konstrukciju automobila, eng. Crash structure, i podvrgnuti je frontalnom sudaru s krutom barijerom, eng. Crash test. Iz provedene simulacije testa bilo je potrebno izvući izlazne podatke o raspodjeli ulazne kinetičke energije u sustav (s naglaskom na apsorpciju energije), o opterećenosti konstrukcije, deformaciji te propagaciji oštećenja. |
| Abstract (english) | The automotive industry is striving to reduce weight and enhance the safety of vehicles in every possible way, and one of the options is substitution of conventional materials with composites. Composites are materials whose mechanical properties can be directly influenced by changing their configuration (specifically the angle of fiber orientation) and the number of layers. Numerous studies have demonstrated more favorable mechanical properties of composites compared to metals, including stiffness, tensile strength, corrosion resistance, fatigue strength, etc.
Within the scope of this Thesis, it was necessary to investigate the behavior of a composite structure subjected to impact loading and analyze the absorption of energy and damage caused by the impact. Impact loading is a type of dynamic loading in which the force on the body changes abruptly, and the system's response is observed over a certain time interval.
Initially, it was necessary to numerically model a composite structure subjected to impact loading for which there is an analytical or experimental solution. By choosing a relevant example from the literature, it is possible to validate the numerical approach. In this case, a ballistic impact of impacting bodies with different geometries on a composite plate was modeled.
After demonstrating that the experimental results correspond to those obtained by numerical simulation, it was necessary to model a simplified protective structure of a car, i.e., a crash structure, and subject it to a frontal collision with a rigid barrier, i.e., a crash test. From the conducted simulation of the test, output data on the distribution of input kinetic energy in the system had to be extracted, with a focus on energy absorption, structural loading, deformation, and damage propagation. |
