Η παρούσα πτυχιακή εργασία παρουσιάζει μια ολιστική μελέτη πάνω στη συμπεριφορά των υλικών υπό την έκθεση σε συνθήκες διαστημικού περιβάλλοντος και αναδεικνύει τη σημασία της κατασκευής στο διάστημα. Αρχικά, δίνεται μια επισκόπηση του διαστημικού περιβάλλοντος αξιολογώντας όλες τις πηγές ανησυχίας που αντιμετωπίζουν οι σχεδιαστές διαστημικών σκαφών σχετικά με την επιλογή υλικού. Έπειτα, παρέχεται μια εις βάθος βιβλιογραφική ανασκόπηση που αναλύει τα διάφορα φαινόμενα που παρατηρούνται σχετικά με την επίδραση των διαφόρων συνθηκών του διαστημικού περιβάλλοντος τόσο ανεξάρτητα όσο και συνεργιστικά. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται οι επιπτώσεις των συνθηκών μειωμένης βαρύτητας στην ανάπτυξη των υλικών, καθώς και η συμβολή αυτών των συνθηκών στην ανάπτυξη καινοτόμων υλικών με ανώτερες ιδιότητες, συγκριτικά με την τρέχουσα τεχνολογία αιχμής. Τέλος, πραγματοποιήθηκε υπολογιστική ανάλυση, χρησιμοποιώντας τη Κλασσική Θεωρία Στρωματοποίσης και δεδομένα από προηγούμενες έρευνες, ώστε να αξιολογηθούν οι επιπτώσεις του διαστημικού περιβάλλοντος στις ισοδύναμες ιδιότητες των σύνθετων υλικών και να αξιολογηθεί η απόκριση διαφόρων κριτηρίων αστοχίας. Τα αποτελέσματα έδειξαν παρόμοια τάση μεταξύ όλων των κριτηρίων και σε υψηλές θερμοκρασίες, τα ακτινοβολημένα υλικά εμφάνισαν 18% χαμηλότερη ισοδύναμη αντοχή από τα μη ακτινοβολημένα. Μεταξύ των κριτηρίων αστοχίας, το κριτήριο Tsai-Hill αποδείχθηκε το πιο συντηρητικό, ενώ το κριτήριο Puck ήταν το λιγότερο συντηρητικό. Αυτά τα ευρήματα υπογραμμίζουν την περίπλοκη αλληλεπίδραση μεταξύ ακτινοβολίας και θερμοκρασίας στα διαστημικά περιβάλλοντα και την επίδρασή τους στις ιδιότητες των υλικών.
(EL)
This thesis presents a comprehensive study on the behavior of materials under exposure to space environment conditions and highlights the importance of in-space manufacturing. Initially, an overview of the space environment is given assessing all sources of concern spacecraft designers face regarding material selection. Furthermore, an in-depth literature review is provided analysing the various phenomena observed regarding the impact of the various space environment conditions both independently and synergistically. Thence, the effects of reduced gravity conditions on the development of materials are discussed, as well as the contribution of these conditions to the development of innovative materials with superior properties, than the current state-of the-art. A computational analysis, using Classical Lamination Theory and data from previous research, was conducted to assess the effects of the space environment on the equivalent properties of the composite materials and to evaluate the response of various failure criteria. The results showed a similar trend between all criteria and at elevated temperatures, irradiated materials exhibited 18% lower equivalent strength than non-irradiated ones. Among the failure criteria, the Tsai-Hill Criterion proved the most conservative, while the Puck Criterion was the least conservative. These findings underscore the complex interplay between radiation and temperature in space environments and their impact on material properties.
(EN)
/aggregator-openarchives/portal/institutions/uoa
