Using the finite element method in the modeling of layered composite delamination

• Autorzy: Tucki K.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents issues associated with an analysis of the process of delamination of fibrous composite using the Finite Element Method. Research encompassed three computer modelling sessions for delamination of the material for three different values of distance between the test force application point and the middle of the laminate. The results, encompassing the force value and displacement, were then compared to identify the correlation between these variables and the distance from the force application point. The model correctness was also verified by comparing the value of forces modelled with the real values, obtained during an experiment. On the basis of the results obtained with regard to the size of the force applied, it was concluded that the numerical model represented well the mathematical model presented by Comanho. The negative result errors were due to the increased sensitivity of the software to the laminate fracture phenomenon, occurring during the experiment. Thanks to good representation of the model, it can be used interchangeably with numerical calculations.

Słowa kluczowe

EN

delamination; composite; analysis; finite element method

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Branch in Lublin
• Czasopismo: ECONTECHMOD : An International Quarterly Journal on Economics of Technology and Modelling Processes
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 5, No 2
• Strony: 51--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Tucki K.

• Department of Production Management and Engineering, Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Nowoursynowska 166, 02-787 Warsaw

Bibliografia

• 1. Airoldi A., Baldi A., Bettini P., Sala G., Efficient modelling of forces and local strain evolution during delamination of composite laminates, Composites Part B 4/2015, Milano 2015, 137-149.
• 2. Alfano, G., Crisfield, M. A., Finite element interface models for the delamination analysis of laminated composites: mechanical and computational issues. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2001, 50(7), 1701-1736.
• 3. Balonek K., Gozdur S., Wprowadzenie do Metody Elementu Skończonego [online], AGH, Uczelniane Wydawnictwo Naukowo – Dydaktyczne, Kraków 1999 – dostęp 14.03.2017. Dostępny w internecie: http://213.184.15.149/wwwkipr/markowski/techniki/1.%20Wprowadzenie%2do%20MES.pdf
• 4. Bielski J., Wprowadzenie do inżynierskich zastosowań MES, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2010, 10-11, ISBN: 9788372425522.
• 5. Gupta A.G., Layered composite with a broken laminate, International Journal of Solids and Structures 9(10), Pennsylvania 1973, 1845-1864.
• 6. Budzyński A., Krótki wstęp do zastosowania Metody Elementów Skończonych (MES)do numerycznych obliczeń inżynierskich [online], biuletyn GM ViewSYSTEM 5/2006, Wrocław 2006 – dostęp 14.03.2017. Dostępny w internecie: http://www.knse.pl/publikacje/65.pdf
• 7. Camanho P.P., Davila C.G., De Moura M. F., Numerical Simulation of Mixed-mode Progressive Delamination in Composite Materials, Journal of composite materials 37.16, New York 2003, 1415-1438.
• 8. Chrościelewski J., Makowski J., Pietraszkiewicz W., Statyka i dynamika powłok wielopłatowych. Nieliniowa teoria i metoda elementów skończonych, Instytut Podstawowych Problemów Techniki Polskiej Akademii Nauk, Warszawa 2004, 343, ISBN: 8389687038.
• 9. Corigliano A., Formulation, identification and use of interface models in the numerical analysis of composite delamination. International Journal of Solids and Structures, 30(20), 1993, 2779-2811.
• 10. Daudeville L., Allix O., Ladeveze P., Delamination Analysis by Damage Mechanics: Some Applications, Composite Engineering 9, Francja 1995, 17-24.
• 11. Davim, J. P., Rubio, J. C., Abrao, A. M., A novel approach based on digital image analysis to evaluate the delamination factor after drilling composite laminates. Composites Science and Technology, 67(9), 2007, 1939-1945.
• 12. Departament of Defense, Composites Materials Handbook [online], United States of America 1999, 105 – dostęp 14.03.2017. Dostępny w internecie: http://snebulos.mit.edu/projects/reference/MILSTD/MIL-HDBK-17-2F.pdf
• 13. Grilo T. J., Paulo R. M. F., Silva C. R. M., Davim J. P., Experimental delamination analyses of CFRPs using different drill geometries. Composites Part B: Engineering, 45(1), 2013, 1344-1350.
• 14. Jacques, S., De Baere, I., Van Paepegem, W., Analysis of the numerical and geometrical parameters influencing the simulation of mode I and mode II delamination growth in unidirectional and textile composites. Applied Composite Materials, 22(6), 2015, 637-668.
• 15. Kargarnovin M. H., AhmadianM. T., Jafari-Talookolaei R. A., Abedi M., Semi-analytical solution for the free vibration analysis of generally laminated composite Timoshenko beams with single delamination. Composites Part B: Engineering, 45(1), 2013, 587-600.
• 16. Katunin A., Wronkowicz A., Directionality detection of delaminations basing on analysis of CT slices using wavelet and Hough transforms-based algorithm [online]. Diagnostyka, Vol. 16, No. 2, 2015– dostęp 14.03.2017. Dostępny w internecie:file:///C:/Users/Karol/Downloads/katunin_wronkowicz_directionaliy_2_2015.pdf
• 17. Krupa K., Modelowanie, symulacja i prognozowanie, Wydawnictwo WNT, Warszawa 2009, 20-22, ISBN: 9788320434262.
• 18. Lodwik D., Malesa W., An Analysis of Selected Container Structures with Built-In Multi-Layer Composite Sheets with the Use of FEM. TEKA. COMMISSION OF MOTORIZATION AND ENERGETICS IN AGRICULTURE, vol. 14, No. 3, 2014, 73–76.
• 19. Łaczek S., Modelowanie i analiza konstrukcji w systemie MES ANSYS v. 1, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2011, 30-31, ISBN: 9788372425843.
• 20. Mazurkiewicz Ł., Małachowski J., Damaziak K., Porównanie metod modelowania delaminacji w kompozytach warstwowych, X Forum Inżynierskie ProCAx, Sosnowiec 2011, 1-7 – dostęp 14.03.2017. Dostępny w internecie: http://www.procax.org.pl/pliki/Art_17_2011_Mazurkiewicz_Malachowski_Damaziak.pdf
• 21. Mieszkalski L., Methodological aspects of development of a 3D model of a broad bean seed huller. Part I. The broad bean seed hulling concept.Ann. Warsaw Univ. of Life Sci. - SGGW, Agricult. 66, 2015, 61-69.
• 22. Milenin A., Podstawy Metody Elementów Skończonych. Zagadnienia termomechaniczne, AGH, Uczelniane Wydawnictwo Naukowo – Dydaktyczne, Kraków 2010, 10-11, ISBN: 9788374642750.
• 23. Nasiri M., Soltani M., Motlagh A. M., Determination of agricultural soil compaction affected by tractor passing using 3D finite element, Agricultural Engineering International: CIGR Journal, Tehran 2013, 11-16.
• 24. Niezgodziński T., Niezgodziński M.E., Wytrzymałość materiałów, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010, 35, ISBN: 9788301159665.
• 25. Nguyen V. P., Nguyen-Xuan H., High-order Bsplines based finite elements for delamination analysis of laminated composites. Composite Structures, 102, 2013, 261-275.
• 26. Ponikiewski T., Katzer J., Mechanical Characteristics of Green SCC Modified by Steel and Polymer Fibres.Annual Set The Environment Protection RocznikOchronaŚrodowiska,vol. 16, 2014, 173–185.
• 27. Shi Y., Pinna C., Soutis C., Modelling impact damage in composite laminates: A simulation of intraand inter-laminar cracking, Composite Structures 7/ 2014, Sheffield 2014, 10-19.
• 28. Skrobol A., Programy do analizy metodą elementów skończonych, Projektowanie konstrukcyjne inżynierskie 1/2 (28/29) 2010, Warszawa 2010, 3-6.
• 29. Szeląg D., Bajurko P., Czarnocki P., Modelowanie numeryczne rozwoju delaminacji w warunkach obciążeń cyklicznych, Prace Instytutu Lotnictwa, Warszawa 2012, 189-193.
• 30. Tabatabaian M., COMSOL for Engineers, Wydawnictwo Mercury Learning & Information, Unitet States 2014, 11.
• 31. Tay T. E., Characterization and analysis of delamination fracture in composites: an overview of developments from 1990 to 2001. Applied Mechanics Reviews, 56(1), 2003, 1-32.
• 32. Wilk J., Assessing the hazard of delamination propagation in composites using numerical analysis. Composites Theory and Practice, 15, 2015.
• 33. www.comsol.com
• 34. Zou Y., Tong L. P. S. G., Steven G. P., Vibration-based model-dependent damage (delamination) identification and health monitoring for composite structures - a review. Journal of Sound and Vibration, 230(2), 2000, 357-378.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę