Design of Lightweight Composite Disks Reinforced with Continuous Fibres

• Autorzy: Wiśniewski J.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12303666.1201134

Warianty tytułu

PL

Projektowanie lekkich, kompozytowych tarcz wzmocnionych ciągłymi włóknami

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of an investigation in the area of numerical analysis and designing of lightweight composite disks reinforced with continuous fibres. The problem of the optimal layout of reinforcing fibres in the matrix domain in order to obtain the minimal weight of the disk with assumed mechanical properties is considered. The case of the creation of linear and curvilinear fibres is discussed. An adequate model of the composite structure is presented as well as the optimization task for this type of design problem, and the method of solving this task is formulated in the paper. The design problem is illustrated by a simple numerical example.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań w zakresie numerycznej analizy i projektowania lekkich, kompozytowych tarcz wzmocnionych ciągłymi włóknami. Rozpatrzono problem optymalnego rozmieszczenia włókien wzmacniających w obszarze matrycy pod kątem uzyskania minimalnej masy tarczy o wymaganych własnościach mechanicznych. Omówiono przypadek tworzenia liniowego i krzywoliniowego wzmocnienia. Przedstawiono odpowiedni model struktury kompozytu i sformułowano zadanie optymalizacyjne dla takiego typu problemu oraz zaproponowano metodę jego rozwiązania Rozpatrywany w pracy problem projektowy zilustrowano prostym przykładem numerycznym.

Słowa kluczowe

EN

composite disk; continuous fibres; layout of reinforcement; lightweight structure; optimal design

PL

tarcza kompozytowa; włókna ciągłe; model struktury kompozytu

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 24, no. 4 (118)
• Strony: 74--79
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wiśniewski J.

• Department of Technical Mechanics and Informatics, Technical University of Łódź, Łódź, Poland

Bibliografia

• 1. Gürdal Z, Haftka RT, Hajela P. Design and optimization of laminated composite materials. New York, USA: John Wiley & Sons, Inc., 1999.
• 2. Barbero EJ. Introduction to composite materials design. 2nd ed. Boca Raton, USA: Taylor & Francis Group, LLC., 2011.
• 3. Kassapoglou C. Simultaneous cost and weight minimization of composite stiffened panels. Composites, Part A 1997; 28: 419-435.
• 4. Park CH, Lee WI, Han WS, Vautrin A. Weight minimization of composite laminated plates with multiple constraints. Composite Science and Technology 2003; 63: 1015-1026.
• 5. Kang JH, Kim CG. Minimum weight design of compressively loaded composite plates and stiffened panels for post buckling strength by genetic algorithm. Composite Structures 2005; 69: 239-246.
• 6. Akbulut M, Sonmez FO. Optimum design of composite laminates for minimum thickness. Computers and Structures 2008; 86: 1974-1982.
• 7. Naik GN, Gyan S, Satheesh R, Ganguli R. Minimum weight design of fiber-reinforced laminated composite structures with maximum stress and Tsai-Wu failure criteria. Journal of Reinforced Plastics and Composites 2011; 2: 179-192.
• 8. Bankar H, Shinde V, Baskar P. Material optimization and weight reduction of drive shaft using composite material. Journal of Mechanical and Civil Engineering 2013; 10: 39-46.
• 9. Chandrupatla TR, Belegundu AD. Introductions to finite elements in engineering. New Jersey, USA: Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1991.
• 10. German J. Introduction to mechanics of composite materials. Cracow, Poland: Publishing Cracow University of Technology, 1996. (in Polish)
• 11. Dems K. Sensitivity analysis and optimal design for fiber reinforced composite disks. Structural Optimization 1996; 11: 178-186.
• 12. Dems K, Wiśniewski J. Optimal design of fiber-reinforced composite disks. Journal of Theoretical and Applied Mechanics 2009; 47: 515-535.
• 13. Kiciak P. Basics of modeling curves and surfaces – application to computer graphics. Warsaw, Poland: WNT, 2000. (in Polish)
• 14. Michalewicz Z. Genetic algorithms + data structures = evolution programs. Warsaw, Poland: WNT, 1996. (in Polish)
• 15. Harris B. Engineering composite materials. London, UK: The Institute of Materials, 1999.
• 16. Szablewski P. Estimating engineering constants of woven textile composite using geometric model. The Journal of the Textile Institute 2014; 12: 1251-1258

Uwagi

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