Τα σύνθετα υλικά έχουν κατά μεγάλο μέρος κυριαρχήσει στη βιομηχανία υλικών τόσο ως βελτιωτικά των φυσικών υλικών όσο και, το σημαντικότερο, ως πρόσθετα υψηλής μηχανικής και ανθεκτικά στην υγρασία που μπορούν να παραχθούν σε πολλές εύχρηστες μορφές.

Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η διερεύνηση της αποτελεσματικότητας των inclusions στη συμπεριφορά  σύνθετων υλικών με κυκλική οπή. Η ανάλυση που πραγματοποιήθηκε αφορούσε μόνο την περίπτωση που η φόρτιση είναι παράλληλη στο επίπεδο του σύνθετου υλικού, κατά την κύρια διεύθυνση x ώστε στο σύνορο της οπής να εφαρμόζονται οι μεγαλύτερες δυνατές τάσεις. Τα δοκίμια που χρησιμοποιήθηκαν ήταν από υλικό Scotchply 1002: [0/45/90/-45]_S, [0/30/90/-30]_S, [0/60/90/-60]_S, [0₈], και [0₂/90₂]_S.Για το σκοπό αυτό έγινε η προσομοίωση του διαστρωματωμένου υλικού στο πρόγραμμα Sofistik. Με τη χρήση πεπερασμένων στοιχείων πραγματοποιήθηκε η μοντελοποίηση. Κατόπιν έγινε η σύγκριση των εντατικών καταστάσεων σε ακέραια δοκίμια σύνθετου υλικού υποβαλλόμενα σε εφελκυσμό με εκείνες στα αντίστοιχα δοκίμια που διαθέτουν κυκλική οπή και κατόπιν πλήρωση με inclusion. Τέλος  ελέγχεται η αποκατάσταση αυτών των τάσεων σε σχέση με τις τάσεις του ακέραιου δοκιμίου.

Η αναγκαιότητα και η σκοπιμότητα αυτής της μελέτης πηγάζει από την επιδίωξη βελτιστοποίησης της συμπεριφοράς των διάτρητων διαστρωματώσεων χρησιμοποιώντας inclusions. Η αεροναυπηγική και η ναυτιλία επιβάλλουν τη χρήση ινοπλισμένων πολυμερών με πυρήνα, είτε εξ αρχής είτε να καθίσταται ανάγκη για δημιουργία πυρήνα αργότερα. Μια βλάβη ενός σύνθετου υλικού μπορεί να είναι συνδυασμός από θραύση ινών, αποκόλληση στρώσεων, και κατά μήκος διαχωρισμός των ινών. Συχνά για να γίνει αποκατάσταση του υλικού, γίνεται αποκοπή της περιοχής που έχει υποστεί βλάβη και αντικατάσταση από inclusion. Κατηγοριοποιούνται οι τύποι βλαβών του σύνθετου υλικού και εξετάζονται οι τρόποι αντιμετώπισης αυτών.

Γίνεται αναφορά στη διαδικασία και μεθόδους σχεδιασμού. Στη συνέχεια αναλύονται οι διαδικασίες παραγωγής των σύνθετων υλικών, καθότι η παραγωγή εξαρτάται από διάφορους παράγοντες όπως ο τύπος των ινών  και του συνδετικού υλικού η θερμοκρασία που απαιτείται για το σχηματισμό τμήματος και το απαιτούμενο κόστος. Η επεξεργασία των πολυμερών συνδετικών περιλαμβάνει την τοποθέτηση των ινών στο εκμαγείο κατά τον επιθυμητό προσανατολισμό, τον εμποτισμό των ινών με ρητίνες, τη στερεοποίηση των εμποτισμένων ινών και απομάκρυνση του περιττού όγκου ρητινών, του αέρα και των υπόλοιπων πτητικών ουσιών. Μετά τη στερεοποίηση του πολυμερούς ακολουθούν η εξαγωγή από το εκμαγείο και οι τελικές διεργασίες όπως αυτή του φινιρίσματος. 

Αναλυτικά εξετάζεται η αντοχή διάτρητων διαστρωματώσεων με ελλειπτική οπή.

Η κατανομή τάσεων των τελευταίων είναι επαλληλία τάσεων που οφείλονται στο ομοιόμορφο πεδίο τάσεων και εκείνων που οφείλονται στην οπή του υλικού. Η πρόβλεψη της αντοχής των σύνθετων υλικών είναι δυνατή. Επιτυγχάνεται με την χρήση της μεθόδου "first ply failure" που εφαρμόζεται κατά μήκος του περιγράμματος μιας έλλειψης με αξονική μετατόπιση εν συγκρίσει με την οπή. Επίσης αναφέρονται οι σχέσεις για υπολογισμό τάσεων σε διαστρωματώσεις με πλήρωση οπής. Γίνεται σύγκριση των inclusion για διαφορετικά υλικά.

 Σχετικά με τη δομή της διατριβής, αυτή διαμερίζεται σε επτά Κεφάλαια, τα οποία χωρίζονται σε κατάλληλες ενότητες, υποενότητες και παραγράφους. Συνοπτικά περιγράφεται το περιεχόμενο κάθε Κεφαλαίου στις παρακάτω γραμμές:

Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται η Εισαγωγή, μια σύντομη ιστορική αναδρομή και αναφορά σε βασικές έννοιες των σύνθετων υλικών. Ακολουθεί η κωδικοποίηση και κατηγοριοποίησή τους και γίνεται λόγος για τη λειτουργία των τμημάτων από τα οποία αποτελούνται: ίνες και συνδετικό υλικό. Κατόπιν αναφέρονται οι διαδικασίες σχεδιασμού και παραγωγής αυτών.

Στο Κεφάλαιο 2 περιλαμβάνει το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο περί σύνθετων υλικών, το γενικευμένο νόμο του Hooke και τις μηχανικές σταθερές. Εξετάζεται η επίπεδη εντατική κατάσταση για τετραγωνικώς συμμετρικό και για ισότροπο υλικό. Ακολουθούν ο μετασχηματισμός τάσεων και παραμορφώσεων. Κατόπιν ο μετασχηματισμός όρων ακαμψίας και ευκαμψίας. Το κεφάλαιο κλείνει με τον προσδιορισμό των μηχανικών σταθερών του υλικού.

Στο Κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται τα ευρέως χρησιμοποιούμενα κριτήρια αστοχίας: μεγίστης τάσης, μεγίστης παραμόρφωσης, Tsai-Hill και Tsai-Wu.

Στο Κεφάλαιο 4 γίνεται  αναφορά στη μεμβρανική καταπόνηση, το μητρώο [A] που συνδέει μεμβρανικές δυνάμεις και παραμορφώσεις, και τον υπολογισμό αυτού.

Στο Κεφάλαιο 5 εξετάζονται οι διάτρητες διαστρωματώσεις με πλήρωση οπής, όσον αφορά τις χρήσεις και την αντοχή τους. Σε πρώτη φάση γίνεται η εκτίμηση αντοχής για σύνθετα υλικά διάτρητα, και κατόπιν με προσθήκη inclusion.

Στο Κεφάλαιο 6 γίνεται ο αναλυτικός υπολογισμός τάσεων για λόγους σύγκρισης των αρχικών δοκιμίων σύνθετου υλικού με τα αντίστοιχα δοκίμια που διαθέτουν κυκλική οπή και εκείνα που έχουν πλήρωση αυτής. Με αυτό τον τρόπο παράλληλα επαληθεύουμε τα αποτελέσματα που προκύπτουν από το λογισμικό Sofistik το οποίο στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε.

Στο κεφάλαιο 7 αναφέρεται το είδος των πεπερασμένων στοιχείων και οι εντολές του προγράμματος που χρησιμοποιήθηκαν. Περιλαμβάνεται η ανάλυση των ανωτέρω δοκιμίων σύνθετων υλικών υπό ομοιόμορφου εφελκυστικού φορτίου με τη χρήση του Sofistik για τις περιπτώσεις

α) [0/45/90/-45]_S

β)[0/30/90/-30]_S

γ)[0/60/90/-60]_S

δ)[0₈]

ε)[0₂/90₂]_S

 Κατόπιν με σύγκριση των αποτελεσμάτων εξετάζεται η αποτελεσματικότητα των inclusion. Επειδή η αστοχία του υλικού οφείλεται στις τάσεις που αναπτύσσονται πλησίον της οπής εξετάζουμε τις τάσεις αυτές στο ακέραιο υλικό, στο υλικό με οπή και σε εκείνο με inclusion. Παίρνουμε τέσσερις τομές (δυο κατά την κάθετη διεύθυνση και δύο κατά την οριζόντια) στην κρίσιμη για το δοκίμιο περιοχή της οπής και εξετάζουμε την ομοιομορφία τάσεων μέσω διαγραμμάτων .Εξετάζεται τέλος το ποσοστό στο οποίο αυτές αποκατα-στάθηκαν, για όλα τα δοκίμια και γίνεται πινακοποίηση των αποτελεσμάτων.