Modelowanie laminatów w praktyce inżynierskiej

• Autorzy: Puchała Krzysztof , Szymczyk Elżbieta , Jachimowicz Jerzy

Identyfikatory

DOI

10.15199/148.2019.3.1

Warianty tytułu

EN

Modeling of laminates in engineering practice

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ze w zględu na korzystne właściwości mechaniczne kompozytów (w szczególności laminatów) i możliwość kształtowania ich struktury (dostosowania do obciążeń eksploatacyjnych) są one stosowane na struktury nośne w przemyśle lotniczym, obronnym, motoryzacyjnym, energetyce wiatrowej i innych. W artykule przeprowadzono przegląd literatury w zakresie mechaniki laminatów i ich modelowania oraz przedstawiono klasyfikację materiałów w zależności od stopnia uporządkowania ich struktury. Omówiono sposoby wyznaczania sztywności i wytrzymałości panelu laminatowego (na poziomie laminatu i pojedynczej laminy), w tym stosowane kryteria zniszczenia i warunki wytrzymałości. Przedstawiono metodykę analizy laminatów stosowaną w praktyce inżynierskiej dla modeli o różnym poziomie szczegółowości.

EN

Due to the favourable mechanical properties of composites (in particular laminates) and the possibility of shaping their structure (adjustment to operating loads), they are used for load-bearing structures in the aerospace, defence, automotive, wind energy and other industries. The paper presents a review of literature in the field of laminate mechanics and their modelling and the classification of materials depending on the degree of ordering their structure. The methods of determining the stiffness and strength of the laminate panel (at the laminate and single lamina level), including the applied criteria of destruction and strength conditions, were discussed. The methodology of laminate analysis used in engineering practice for models with different levels of detail was presented.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; mechanika laminatów; kryteria zniszczenia; modelowanie

EN

composite; laminate mechanics; failure criteria; modeling

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego
• Czasopismo: Przegląd Mechaniczny
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 3
• Strony: 29--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Puchała Krzysztof

• Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej Wojskowa Akademia Techniczna

autor

Szymczyk Elżbieta

• Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej Wojskowa Akademia Techniczna

autor

Jachimowicz Jerzy

• Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej Wojskowa Akademia Techniczna

Bibliografia

• [1] Jones R. 1999. Mechanics of composite materiale. 2nd edition. Philadelphia: Taylor & Francis.
• [2] Grabarski J. 2001. Materiały i kompozyty niemetalowe. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• [3] Witten E., T. Kraus, M. Kühnel. 2016. Composites Market Report 2016. Market developments, trends, outlook, and challenges (http://www.eucia.eu/userfiles/files/20161128_market_report_2016_english.pdf), 2016
• [4] Timoshenko S., J.N Goodier. 1951. Theory of Elasticity. New York: McGraw-Hill.
• [5] Tsai S.W. 1992. Theory of Composites Design. Dayton, Ohio: Think Composites, Palmetto.
• [6] Boczkowska A., J. Kapuściński, K. Puciłowski, S. Wojciechowski. 2000. Kompozyty. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• [7] Hyla I., J. Śleziona. 2004. Kompozyty. Elementy mechaniki i projektowania. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.
• [8] German J. 2001. Podstawy Mechaniki Kompozytów Włóknistych. Kraków: Politechnika Krakowska.
• [9] Szymczyk W. 2005. “Numerical simulation of composite surface coating as a functionally graded material". Materials Science and Engineering A 412: pp. 61-65.
• [10] Chawla N.,. V.V. Ganesh, B. Wunsch. 2004. “Three-dimensional (3D) microstructure visualization and finite element modeling of the mechanical behavior of SiC particle reinforced aluminum composites". Scripta Materialia (51) 2: 161-165.
• [11] Klasztorny M. 2002. “The inverse problem in the reinforcement theory of fibre-reinforced composites". Composites Science and Technology (62) 1: 107-119.
• [12] Ireman T. 1998. “Three-dimensional stress analysis of bolted single-lap composite joints". Composite Structures (43): 195-216.
• [13] McCarthy M.A., C.T. McCarthy, V.P. Lawlor, W.F. Stanley. 2005. “Threedimensional finite element analysis of single-bolt, single-lap composite bolted joints: Part I - Model development and validation". Composite Structures 71: 140-158.
• [14] Irisarri F.X., F. Laurin, N. Carrere, J.F. Maire. 2012. “Progressive damage and failure of mechanically fastened joints in CFRP laminates - Part I: Refined finite element modelling of single-fastener joints". Composite Structures 94: 2269-2277.
• [15] Wilczyński A.P. 1990. “A basic theory of reinforcement for unidirectional fibrous composites". Composites Science and Technology 38: 327-337.
• [16] Wilczyński A.P., J. Lewiński. 1995. “Predicting the properties of unidirectional fibrous composites with monotropic reinforcement". Composites Science and Technology 55: 139-143.
• [17] Wilczyński A.P., M. Klasztorny. 2000. “Determination of complex compliances of fibrous polymeric composites". Journal of Composite Materials (34) 1: 1-27.
• [18] Wilczyński A.P. 1996. Polimerowe kompozyty włókniste. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
• [19] Piekarski R. 2006. "Porównanie wybranych teorii sztywności kompozytów *FRP. Kompozyty (Composites) (6) 1: 26-31.
• [20] Halpin J.C., S.W. Tsai. 1969. Effects of environmental factors on composite materials, AFML-TR-67-423.
• [21] Hill R. 1964. “Theory of mechanical properties of fibre-strengthened materials - I, Elastic behaviour". Journal of the Mechanics and Physics of Solids (12) 4: 199-212.
• [22] Matweb LLC, źródło: asm.matweb.com, 2013
• [23] Autodesk Sim. Com. Des. 2014. Autodesk Simulation Composite Design, www.autodesk.com
• [24] Tserpes K.I., G. Labeas, P. Papanikos, Th. Kermanidis. 2002. “Strength prediction of bolted joints in graphite/epoxy composite laminates". Composites Part B 33: 521-529.
• [25] Hill R. 1950. The Mathematical Theory of Plasticity. London: Oxford University Press.
• [26] Hoffman O. 1967. “The Brittle Strength on Orthotropic Materials". Journal of Composites Materials: 200-206.
• [27] Tsai S.W., E.M Wu. 1971. “A General Theory of Strength for Anisotropic Materials". Journal of Composites Materials: 58-80.
• [28] Jenkins C.F. 1920. Materials of construction used in aircraft and aircraft engines. Report to the Great Britain Aeronautical Research Committee.
• [29] Hashin Z. 1980. “Failure Criteria for Unidirectional Fiber Composites". Journal of Applied Mechanics 47: 329-334.
• [30] Puck A. 1996. Festigkeitsanalyse von Faser-Matrix-Laminaten: Modelle für die Praxis. München: Hanser.
• [31] Puchała K., E. Szymczyk, J. Jachimowicz. 2015. "FEM design of composite-metal joint for bearing failure analysis“. Przegląd Mechaniczny 2: 33-41.
• [32] Bieniaś J., H. Dębski, B. Surowska, T. Sadowski. 2012. "Analysis of microstructure damage in carbon/epoxy composites using FEM“ Computational Materials Science 64: 168-172.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).