Experimental and Numerical Simulation of the Tensile Behaviour of a Biaxial Warp-knitted Composite

Gao, X.; Yang, X.; Li, D.; Li, Y.

doi:10.5604/01.3001.0012.5164

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Experimental and Numerical Simulation of the Tensile Behaviour of a Biaxial Warp-knitted Composite

Autorzy

Gao X. , Yang X. , Li D. , Li Y.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

10_experimental_and_numerical_simulation_Fibres_2018_6.pdf

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.5164

Warianty tytułu

Eksperymentalna i numeryczna symulacja rozciągania kompozytów wzmocnionych dwuosiową dzianiną osnowową

Języki publikacji

Abstrakty

In this paper a composite reinforced with biaxial warp-knitted fabric and epoxy resin was manufactured by applying vacuum assisted resin transfer moldings (VARTM). The quasi-static tensile behaviour was experimentally tested in 0° and 90° directions, respectively. A finite element model of biaxial warp-knitted composites was developed on a meso-scale. The tensile behaviour of the composites was numerical simulated and compared with the experimental results. It showed that there is an approximate agreement between experimental and numerical results. There are maximum errors sum of squares of 14.52% and 33.29%. The finite element model of biaxial warp-knitted composites has higher accuracy, which can be used to study the static and dynamic mechanical properties.

Wykonano kompozyt wzmocniony dwuosiową dzianiną osnowową i żywicą epoksydową z zastosowaniem próżniowego przenoszenia żywicy (VARTM). Quasi-statyczne właściwości rozciągania badano doświadczalnie odpowiednio w kierunkach 0° i 90°. Opracowano model skończonych elementów dwuosiowych kompozytów z dzianinami. Dokonano symulacji numerycznej zachowania kompozytów podczas rozciągania, a następnie porównano wyniki teoretyczne z wynikami eksperymentalnymi. Wykazano, że istnieje przybliżona zgodność między wynikami eksperymentalnymi i liczbowymi. Stwierdzono, że błędy maksymalne błędy kształtują się na poziomie 14,52% i 33,29%. Zaprezentowany model elementów skończonych ma wysoką dokładność i można go wykorzystać do badania statycznych i dynamicznych właściwości mechanicznych kompozytów.

Słowa kluczowe

biaxial warp-knitted composite tensile behavior finite element analysis

kompozyt dwuosiowy z osnową zachowanie na rozciąganie analiza elementów skończonych

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny

Czasopismo

Fibres & Textiles in Eastern Europe

Rocznik

2018

Tom

Vol. 26, no. 6 (132)

Strony

71--76

Opis fizyczny

Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gao X.

gaoxp@imut.edu.cn

Inner Mongolia University of Technology, College of Light Industry and Textile, Hohhot, 010051, China

autor

Yang X.

Inner Mongolia University of Technology, College of Light Industry and Textile, Hohhot, 010051, China

autor

Li D.

Inner Mongolia University of Technology, College of Light Industry and Textile, Hohhot, 010051, China

autor

Li Y.

lygwxjd@sina.com

Minjiang University, Fujian Key Laboratory of Novel Funcional Textile Fibres and Materials, Fuzhou, Fujian, 350108 China

Bibliografia

1. Mishnaevsky L, Brøndsted P, Nijssen R, et al. Materials of large wind turbine blades: recent results in testing and modeling. Wind Energy 2012; 15(1): 83- 97.
2. Lee Y, Jhan Y, Chung C. Fluid-structure interaction of FRP wind turbine blades under aerodynamic effect. Composites Part B: Engineering 2012; 43(5): 2180- 2191.
3. Wu Z Y, Tie L. The Application of Multi-Axial Warp Knitted Fabrics in Wind Turbine Blade. Advanced Materials Research. 2011; 95-297: 46-50.
4. Xu L, Jin C Z, Ha S K. Ultimate strength prediction of braided textile composites using a multi-scale approach. Journal of Composite Materials, 2014, 49(4): 477- 494.
5. Loendersloot R, Lomov SV, Akkerman R, et al. Carbon composites based on multiaxial multiply stitched preforms. Part V: geometry of sheared biaxial fabrics. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2006, 37(1): 103-113.
6. Lomov SV, Belov EB, Bischoff T, et al. Carbon composites based on multiaxial multiply stitched preforms. Part 1. Geometry of the preform. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2002; 33(9): 1171-1183.
7. Vallons K, Lomov SV, Verpoest I. Fatigue and post-fatigue behaviour of carbon/epoxy non-crimp fabric composites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2009; 40(3): 251-259.
8. Wiśniewski J. Design of Lightweight Composite Disks Reinforced with Continuous Fibres. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2016; 24, 4(118): 74-79. DOI: 10.5604/12303666.1201134
9. Gao X, Tao N, Chen S, et al. Tensile-tensile Fatigue Behavior of Multi-axial Warp-knitted Reinforced Composite. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe 2018; 26, 1(127): 73-80. DOI: 10.5604/01.3001.0010.7800.
10. Wang H W, Zhou H W, Mishnaevsky L, et al. Single fibre and multifibre unit cell analysis of strength and cracking of unidirectional composites. Computational Materials Science 2009; 46(4): 810-820.
11. Ramesh M, Nijanthan S. Mechanical property analysis of kenaf–glass fibre reinforced polymer composites using finite element analysis. Bull. Mater. Sci. 2016; 39(1): 147-157.
12. Yang X, Gao X, Ma Y. Numerical Simulation of Tensile Behavior of 3D Orthogonal Woven Composites. Fibers and Polymers 2018; 19(3): 641-647.
13. Xu H, Jiang J, Cheng N, et al. Finite Element Modeling for the Uni-Axial Tensile Behaviour of Metallic Warp-Knitted Fabric. FIBRES & TEXTILES in Eastern Europe, 2018, 26, 2(128): 49-54. DOI: 10.5604/01.3001.0011.5738.
14. Wan Y, Sun B, Gu B. Multi-scale structure finite element analyses of damage behaviors of multi-axial warp-knitted composite materials subjected to quasi-static and high strain rate compressions. The Journal of The Textile Institute 2015; 107(7): 879-904.
15. Jiang H, Ren Y, Zhang S, et al. Multi-scale finite element analysis for tension and ballistic penetration damage characterizations of 2D triaxially braided composite. Journal of Materials Science 2018; 53(14): 10071-10094.
16. Glaessgen E H, Pastore C M, Griffin O H, et al. Geometrical and finite element modelling of textile composites. Composites Part B: Engineering 1996; 27(1): 43-50.
17. Zhang C, Curiel-Sosa J L, Bui T Q. Meso-Scale Finite Element Analysis of Mechanical Behavior of 3D Braided Composites Subjected to Biaxial Tension Loadings. Applied Composite Materials 2018:1-19.
18. Muheim D, Griffin O H. Verification of a 2-D to 3-D Global/Local Finite Element MEthod for Symmetric Laminates. Journal of Reinforced Plastics and Composites 1992; 11(8): 910-931.
19. Whitcomb Jd. Iterative Global/Local Finite Element Analysis. Computers & Strucrures 1991; 40(4): 1027-1031.
20. Gao X, Wang L. Finite Element Modelling for Tensile Behaviour of Thermally Bonded Nonwoven Fabric. Autex Research Journal 2015; 15(1): 48-53.
21. Li C, Wang J, Xue Z, et al. Research on Large Wind Turbine Blades Modeling Based on ANSYS. Fiber Reinforced Plastics/Composites 2009; (02): 52-55.

Uwagi

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

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-826096d7-226b-4277-89cb-107bd0334fb8