Rezime

Zbog svojih izuzetnih materijalnih karakteristika u pogledu čvrstoće i krutosti, male sopstvene težine, otpornosti na koroziju i niskih troškova održavanja, kompozitni laminati imaju potencijal za upotrebu u građevinarstvu. Sa porastom svesti o zaštiti životne sredine u 21. veku, sve je češća upotreba prirodnih materijala. U skladu sa tim, u građevinarstvu sve veću popularnost stiče kompozitni laminat na bazi drveta - unakrsno-lamelirano drvo (CLT). Zbog visokog odnosa krutosti i sopstvene težine CLT-a, moguće je projektovati elemente male težine i velikog raspona. Nepouzdanost u predviđanju ponašanja oštećenih kompozitnih laminata, kao i kompleksnost proračuna progresivnog loma znatno otežavaju njihovo projektovanje. U okviru ove disertacije je razvijen numerički model za analizu progresivnog loma kompozitnih laminata, koristeći model razmazane pukotine (eng. smeared crack band - SCB) i slojevitu teoriju ploča. Model poseduje kapacitet trodimenzionalnih numeričkih modela uz smanjeno trajanje proračuna, čime se povećava efikasnost numeričke analize. Kod SCB modela, ponašanje oštećene lamine je opisano različitim krivama loma u naponsko-deformacijskom prostoru, kako bi se u makroskopskom pogledu opisala propagacija oštećenja koje nastaje usled kidanja vlakana i matrice, respektivno. Zakon omekšavanja materijala je određen na osnovu pretpostavke da je oslobođena energija deformacije jednaka energiji potrebnoj da dođe do loma vlakana, odnosno kidanja matrice. Inicijacija i oblici loma su određeni primenom Hashin-ovog kriterijuma loma. Nakon toga, izvršena je modifikacija modela kako bi se opisalo različito ponašanje drveta pri zatezanju i pritisku. Na taj način, mogućnosti razvijenog numeričkog modela su proširene i na analizu progresivnog loma prirodnih kompozitnih laminata, kao što je CLT. Validnost predloženog modela je potvrđena kroz detaljna eksperimentalna ispitivanja na Građevinskom fakultetu Univerziteta u Beogradu. Upotreba slojevitih konačnih elemenata u analizi progresivnog loma je u velikoj meri neistražena u literaturi, posebno u kombinaciji sa SCB degradacijskim modelima, gde slojeviti model ploče treba objediniti sa fenomenima mehanike loma. Numerički model, zasnovan na slojevitoj teoriji ploča, omogućava precizno određivanje prostornog stanja napona, zadovoljavajući uslove ravnoteže međulaminarnih napona, što je veoma bitno prilikom predviđanja inicijacije loma. Takođe, pri modeliranju većih konstrukcija, primenom slojevite teorije ploča omogućava se znatno smanjenje broja konačnih elemenata u poređenju sa postojećim numeričkim modelima. Razvijeni numerički model je implementiran u FLWTFEM kod, čime je obezbeđeno puno grafičko okruženje, pogodno za vizualizaciju ulaznih podataka i rezultata proračuna. Efikasnost predloženog modela je verifikovana korišćenjem brojnih referentnih numeričkih primera, prilikom analize progresivnog loma kompozitnih laminata i CLT panela sa proizvoljnom geometrijom, opterećenjem, graničnim uslovima i orijentacijom slojeva. Potvrđena je tačnost predloženog modela u predviđanju odgovora kako neoštećenih tako i oštećenih kompozitnih laminata, a date su i važne preporuke za buduća istraživanja u ovoj oblasti.