Energetyczne kryterium wytężeniowe dla kompozytów włóknistych - porównanie z wynikami badań doświadczalnych

• Autorzy: Hebda M.

Warianty tytułu

EN

Energy- based criterion in fibre reinforced composites - comparison with the experimental result

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Omawiane kryterium wytężeniowe dla kompozytów włóknistych zostało wyznaczone na podstawie kryterium energetycznego stanów granicznych, sformułowanego przez J. Rychlewskiego. Kryterium to oparte jest na rozkładzie spektralnym tensora podatności, prowadzącym do rozdzielenia energii sprężystej na charakterystyczne dla danego materiału stany własne. Ilość nagromadzonej energii sprężystej w każdym stanie własnym odniesiona do energii krytycznej w tym stanie, pozwala na sformułowanie energetycznego kryterium wytężeniowego. Niniejsza praca zawiera porównanie rezultatów otrzymanych dla tego kryterium z wynikami badań doświadczalnych, zaczerpniętych z literatury, dla kompozytów włóknistych. Analizowano tak zwany test off-axis czyli wyznaczenie nośności kompozytu rozciąganego lub ściskanego w zależności od kierunku ułożenia włókien w stosunku do obciążenia oraz dwuosiowy stan naprężenia, dla którego wyznaczano obwiednie graniczne nośności. Przeprowadzono też dyskusję zakresu stosowalności otrzymanego kryterium w dwuosiowym stanie naprężenia.

EN

Presented failure criterion for fibre-reinforced composites was specified for plane state stress, on the basis of energy-based limit state criterion proposed by J. Rychlewski. This criterion based on the spectral decomposition of elastic compliance tensor, which leads to the dispartion of elastic energy for eigen state, characteristic of a given material. The amount of elastic energy in each eigen state, in reference to the critical energy in this state, allows to formulate energy-based failure criterion. This paper compares this criterion with the results of the experiments available in the literature dealing with fibre-reinforced composites. Test off-axis, that is prediction capacity load tension or compressive composite, in depending on arrangement direct offibres, in relation to the load, and biaxial state stress, was analyzed. Discussed about extension employ obtainded criterion in the biaxial state stress, too.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty włókniste; kryterium wytężeniowe; sprężyste stany własne

EN

fibre-reinforced composites; failure criterion; elastic eigen state

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 51, nr 9
• Strony: 537--545
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Hebda M.

• Politechnika Krakowska, Instytut Mechaniki Budowli, Katedra Wytrzymałości Materiałów, Kraków

Bibliografia

• 1. Hill R.: The Mathematical Theory of Plasticity. Oxford University Press. London 1950, s. 318.
• 2. Tsai S. W.: Strength Theories of Filamentary Structures, in Fundamental Aspects on Fibre Reinforced Plastic Composites. Conference Pro-ceedings, R. T. Schwartz and H. S. Schwartz (Editors), Dayton, Ohio, 24÷26 May 1966, Wiley Interscience, New York 1968, s. 3÷11.
• 3. Hoffman O.: The Brittle Strength on Orthotropic Materials. Journal of Composites Materials, April 1967, s. 200÷206.
• 4. Malmeister A.: Mekh. Polimerov 1966, 2, 4, s. 324÷331.
• 5. Tsai S. W., Wu E. M.: A General Theory of Strength for Anisotropic Materials. Journal of Composites Materials, January 1971, s. 58÷80.
• 6. Rychlewski J.: Elastic energy decomposition and limit criteria. Uspekhi Mekh. — Advances in Mech. 1984, t. 7, s. 51÷80 (po rosyjsku).
• 7. Rychlewski J.: Unconventional approach to linear elasticity. Arch. Mech. 1995, t. 47, s. 149÷171.
• 8. Cowin S. C., Yang G.: Material symmetry optimization by Kelvin modes. Journal of Engineering Mathematics 2000, nr 37, s. 27-43.
• 9. Hebda M., Pęcherski R. B.: Energy — Based Criterion of Elastic Limit State in Fibre-Reinforced Composites. Archives of Metallurgy and Materials 2005, t. 50, nr 4, [w druku].
• 10. Tsai S. W., Hahn H. T.: Introduction to Composites Materials. Technomic Publishing Company 1980.
• 11. Pipes R. B., Cole B. W.: On the Off-Axis Strength Test for Aniso- tropic Materials. Journal of Composites Materials 1973, t. 7, s. 246÷256.
• 12. Bing Q., Sun C. T.: Modelling and testing strain rate-dependent compressive strength of carbon/epoxy composites. Composites Science and Technology 2005, t. 65, s. 2481÷2491.
• 13. Soden P. D., Hinton M. J., Kaddour A. S.: Lamina properties, lay-up configurations and loading conditions for a range of fibre-reinforced composite laminates. Composites Science and Technology 1998, t. 58, s. 1011÷1022.
• 14. Soden P. D., Hinton M. J., Kaddour A. S.: Biaxial test results for strength and deformation of a range of E-glass and carbon fibre reinforced composite laminates: failure exercise benchmark data. Composites Science and Technology 2002, t. 62, s. 1489÷1514.
• 15. Wu E. M., Scheublein J. K.: Laminate Strength — A Direct Charakterization Procedure. Composite Materials: Testing and Design (3rd Conference), ASTM STP 546, 1974, s. 188÷206.
• 16. Eberhardsteiner J., Mackenzie-Helnwein P.: Biaxial strength test for the macroscopic characterization of clear spruce wood. 16th ASCE Engineenering Mechanics Conference, University of Washington, Seattle, July 16÷18, 2003.
• 17. Jones R. M.: Mechanics of Composite Materials. Second Edition.Taylor and Francis 1999, s. 519.
• 18. German J.: Podstawy mechaniki kompozytów włóknistych. Wydaw. Politechniki Krakowskiej 1996, s. 282.
• 19. Praca zbiorowa: Wood handbook — Wood as engineering materials. Forest Product Laboratory 1999, s. 463.