Energetyczne kryterium Rychlewskiego zastosowane do oceny wytężenia kompozytów włóknistych wykazujących efekt różnicy wytrzymałości

• Autorzy: Hebda M. , Kordzikowski P.

Warianty tytułu

EN

Energy-based criterion used to estimate strength of the composite materials with the different strength effect

• Konferencja: Odkształcalność metali i stopów : VIII konferencja naukowa : 24-27 listopada 2009
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem artykułu jest analiza wytrzymałości materiałów anizotropowych na przykładzie pojedynczych warstw kompozytów włóknistych. Rozpatrywane zagadnienia dotyczą materiałów wykazujących cechy liniowej anizotropii sprężystej oraz będących w płaskim stanie naprężenia. Ponadto wykorzystano teorię sprężystych stanów własnych, własności tensorów sprężystości Hooke'a i interpretację energetyczną kryterium stanów granicznych dla anizotropowych ciał liniowo-sprężystych, sformułowaną przez Jana Rychlewskiego na początku lat osiemdziesiątych XX wieku w pracach [1, 2]. Podstawowym zadaniem, postawionym w pracy, jest porównanie krzywych granicznych otrzymanych z różnych podejść do kryterium wytężenia z zastosowaniem warunku energetycznego dla materiałów wykazujących efekt różnicy wytrzymałości, bazującego na kryterium Rychlewskiego, dla pojedynczych warstw niektórych kompozytów. Koncepcję warunku energetycznego dla kompozytów włóknistych zaproponował M. Hebda w pracach [3, 4] oraz dla dowolnych materiałów anizotropowych wykazujących efekt różnicy wytrzymałości P. Kordzikowski w pracy [5, 6]. W artykule przedstawione zostały zagadnienia wytężenia materiału, pojęcie energii sprężystej oraz wynikająca stąd hipoteza wytężeniowa Rychlewskiego dla materiałów anizotropowych. Dla przykładowych materiałów kompozytowych, wykonano obliczenia z zastosowaniem programu Mathcad 2001 Professional, mające zidentyfikować parametry badanego kryterium wytężenia. Sporządzono również wykresy krzywych granicznych, w dwuosiowym stanie naprężenia, które porównano z zaczerpniętymi z literatury danymi eksperymentalnymi zebranymi w pracy M. Hebdy [7].

EN

The aim of the paper is strength analysis of the anisotropic materials on example single laminate's ply in plane stress. The authors used the theory of the elastic eigen state, the ownership of the elastic Hooke's tensors and energy-based criterion of limit elastic states proposed by Rychlewski [1, 2]. The study deals with comparison of the limit curves getting for different approach to the failure criterion, by using energy condition for materials with the different strength effect. The energy condition of fiber-reinforced composite materials proposed by M. Hebda in papers [3, 4], whereas for anisotropic materials with different strength effect proposed by P. Kordzikowski in [5, 6].

Słowa kluczowe

PL

kompozyty włókniste; kryterium wytężenia; sprężyste stany własne

EN

fibre-reinforced composites; failure criterion; elastic eigen state

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 54, nr 11
• Strony: 716--723
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hebda M.

autor

Kordzikowski P.

• Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Lądowej, Instytut Mechaniki Budowli, Zakład Wytrzymałości Materiałów, Kraków

Bibliografia

• 1. Rychlewski J.: Elastic energy decomposition and limit criteria, Uspekhi Mekh. -Advances in Mech., 1984, t. 7, s. 51-80 [po rosyjsku].
• 2. Rychlewski J.: Unconventional approach to linear elasticity. Arch. Mech., 1995, t. 47, s. 149-171.
• 3. Hebda M.: Energetyczne kryterium wytężeniowe dla kompozytów włóknistych - porównanie z wynikami badań doświadczalnych. Rudy Metale 2006, t. 51, nr 9, s. 537-545.
• 4. Hebda M., Pęcherski R. B.: Energy-based criterion of limit states in fibre-reinforced composites. Archives of Metallurgy and Materials, 2005, t. 50, s. 1073-1088.
• 5. Kordzikowski P.: Zastosowanie energetycznego kryterium Rychlewskiego do oceny wytężenia anizotropowych cienkich warstw wykazujących efekt różnicy wytrzymałości. Rudy Metale 2007, t. 52, nr 11, s. 689-695.
• 6. Kordzikowski P.: Zastosowanie energetycznego kryterium Rychlewskiego do oceny wytężenia anizotropowych materiałów wykazujących efekt różnicy wytrzymałości. XII Krajowa Konferencja Naukowo-Szkoleniowa MECHANIKI PĘKANIA, 1-12, Kraków 6-9.IX.2009.
• 7. Hebda M.: Energetyczne kryterium wytężeniowe dla kompozytów włóknistych. WIL Politechnika Krakowska 2007.
• 8. Boczkowska A., Kapuściński J., Lindemann Z., Witemberg--Perzyk D., Wojciechowski S.: Kompozyty. Wyd. II zmienione, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003.
• 9. Christensen R. M.: Mechanics of Composite Materials, Dover Publications, Inc., Minerola, New York 2005.
• 10. Porębski K.: Specyfikacja kryterium wytężenia warstw kompozytowych z zastosowaniem wielomodalnych energetycznych warunków dla sprężystych stanów granicznych. WIL Politechnika Krakowska 2007.
• 11. Rychlewski J.: A qualitative approach to Hooke’s tensors. Part I, Archives of Mechanics, 2000, t. 52, nr 4-5, s. 737-759.
• 12. Ostrowska-Maciejewska J., Pęcherski R. B.: Anizotropia sprężysta i wytężenie cienkich warstw i powłok. PAN IMiIM im. A. Krupkowskiego - IPPT PAN, Kraków 2006.
• 13. Love A. E. H.: A Treatise on Mathematical Theory of Elasticity. Dover Publications, New York 1944.
• 14. Cowin S. C., Yang G.: Material symmetry optimization by Kelvin modes. Journal of Engineering Mathematics 2000, nr 37, s. 27-43.
• 15. Kowalczyk K., Ostrowska-Maciejewska J., Pęcherski R. B.: An energy based yield criterion for solids of cubic elasticity and orthotropic limit state. Arch. Mech., 2003, t. 55, s. 431-448.
• 16. 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.
• 17. Wu E. M., Scheublein J. K.: Laminate Strength - A Direct Characterization Procedure. Composite Materials: Testing and Design (3rd Conference), ASTM STP 1974, nr 546, s. 188-206.
• 18. Eberhardsteiner J., Mackenzie-Helnwein P.: Biaxial strength test for the macroscopic characterization of clear spruce wood. 16th ASCE Engineering Mechanics Conference, University of Washington, Seattle, July 16-18, 2003.
• 19. Jiang A., Tennyson R. C.: Closure of the Cubic Tensor Polynomial Failure Surface. Journal of Composite Materials, March 1989, t. 23, s. 208-231.