Experimental investigation of post-buckling behavior of composite column with top-hat cross-section

• Autorzy: Dębski H.

Warianty tytułu

PL

Eksperymentalno-numeryczne badania pokrytycznych zachowań kompozytowych kolumn o przekroju omegowym

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The object of this study is a thin-walled beam made of carbon-epoxy composite with open cross-section. The material used was a composite of epoxy matrix reinforced with carbon fiber (system HexPly M12, Hexcel). The M12 system is used above all in aircraft structures. It exhibits high fatigue durability and good maintenance properties at relatively low specific gravity. The research was lead as the FEM numerical analyses and experimental tests in buckling and post-buckling state, as well. In the conducted research in order to evaluate the effort ratio of the composite the Tsai-Wu tensor criterion was exploited. The numerical tool used was the ABAQUS software.

PL

Przedmiotem badań jest cienkościenna belka wykonana z kompozytu węglowo-epoksydowego o przekroju otwartym. Zastosowanym materiałem był kompozyt o osnowie żywicy epoksydowej wzmacniany włóknami węglowymi systemu HexPly M12 (Hexcel). System M12 wykorzystywany jest w przede wszystkim w strukturach lotniczych i charakteryzuje się wysoką trwałością zmęczeniową oraz dobrymi właściwościami eksploatacyjnymi, przy stosunkowo niskim ciężarze własnym. Badania prowadzono w zakresie obliczeń numerycznych z wykorzystaniem MES oraz badań eksperymentalnych w stanie krytycznym i pokrytycznym. W prowadzonych badaniach do oceny stopnia wytężenia kompozytu wykorzystano kryterium tensorowe Tsai-Wu. Zastosowanym narzędziem numerycznym był program ABAQUS.

Słowa kluczowe

EN

numerical modelling; thin-walled structures; FEM analysis; composite materials; experimental testing

PL

modelowanie numeryczne; struktury cienkościenne; analiza MES; materiały kompozytowe; badania eksperymentalne

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 15, no. 2
• Strony: 106--110
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz.

Twórcy

autor

Dębski H.

• Department of Machine Design Lublin University of Technology ul.Nadbystrzycka 36, 20-816 Lublin, Poland,

Bibliografia

• 1. Abaqus HTML Documentation.
• 2. Ansys HTML Documentation.
• 3. Bazant ZP, Cedolin L. Stability of structures. Elastic, inelastic, fracture and damage theories. Oxford University Press 1991.
• 4. Bieniaś J, Dębski H, Surowska B, Sadowski T. Analysis of microstructure damage in carbon/epoxy composites using FEM, Computational Materials Science, 2012, 64:168–172.
• 5. Campbell FC, Manufacturing Processes for Advanced Composites, Elsevier Ltd, 2004.
• 6. Campbell FC, Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials, Elsevier 2006.
• 7. Capitani V, Capriolo M, Sendi D, Characterization of Casting Defects in Composite Carbon Fiber Material Detected by Ultrasonic Inspection, 2011.
• 8. Coan JM, Large-Deflection Theory for Plates With Small Initial Curvature Loaded in Edge Compression, ASME, Journal of Applied Mechanics, June 1951, 18:143–151.
• 9. Habermehl J, Lamarre A, Ultrasonic Phased Array tools for composite inspection during maintenance and manufacturing, 17th World Conference on Nondestructive Testing, Shanghai, China, 2008.
• 10. Koiter WT. Elastic stability and post-buckling behavior. In: Proceedings of the Symposium on Non-linear Problems. Univ. of Wisconsin Press, Wisconsin, 1963, 257–275.
• 11. Kolakowski Z, Kowal-Michalska K (Eds.). Selected problems of instabilities in composite structures, A Series of Monographs, Technica University of Lodz, 1999.
• 12. Kolakowski Z, Kubiak T. Load-carrying capacity of thin-walled composite structures. Composite Structures 2005; 67 (4): 417–426.
• 13. Kowal-Michalska K (ed.). Dynamic Stability of Composite Plate Structures, (in Polish), WNT, Warszawa, 2007.
• 14. Królak M. and Mania RJ (eds.). Statics, dynamics and stability of structures. Vol. 1. Stability of thin-walled plate structures, Technical University of Lodz, Series of monographs, Lodz 2011.
• 15. Mason K. Autoclave Quality Outside The Autoclave?, High Performance Composites 3/1/2006.
• 16. Niezgodziński T, Kubiak T. The problem of stability of web sheets in box-girders of overhead cranes. Thin-Walled Structures 2005; 43 (12): 1913–1925.
• 17. Pałka K, Bieniaś J, Dębski H, Niewczas A. Funite element analysis of thermo-mechanical loaded teeth. Computational Materials Science 2012; 64: 289–294.
• 18. Schnars U, Henrich R. Applications of NDT Methods on Composite Structures in Aerospace Industry, Conference on Damage in Composite Materials, Stuttgart, Germany 2006.
• 19. Simitses GJ, Hodges DH. Fundamentals of structural stability. Butterworth-Heinemann 2006.
• 20. Singer J, Arbocz J, Weller T. Buckling Experiments. Experimental methods in buckling of thin-walled structure. Basic concepts, columns, beams, and plates, Volume 1, John Wiley & Sons Inc. New York 1998.
• 21. Singer J, Arbocz J, Weller T, Buckling Experiments. Experimental methods in buckling of thin-walled structure. Shells built-up structures, composites and additional topics, Volume 2, John Wiley & Sons Inc. New York 2002.
• 22. Spencer HH. Walker AC. Technique for Measuring The Critical Loads of Columns and Plates, Paper No. 2290 A SESA Spring Meeting, 1974.
• 23. Swanson SR. Introduction to Design and Analysis with Advanced Composite Materials, Prentice-Hall, Inc., 1997.
• 24. Tereszkowski Z, An experimental method fordetermining critical loads of plates. Archive of mechanical engineering 1970; 3: 485–493.
• 25. Thompson JMT, Hunt GW. General theory of elastic stability. Wiley, New York 1973.
• 26. Tsai SW. Introduction to Composite Materials. Technomic 1980.
• 27. Van der Heijden AMA (red.). W.T. Koiter’s Elastic Stability of Solids and Structures. Cambridge University Press, 2009.
• 28. Venkataramaiah KR, Roorda J. Analysis of local plate buckling experimental data, Sixth international specialty conference on cold-formed steel structures (1982: November 16–17; St. Louis, Missouri). Missouri S&T (formerly the University of Missouri-Rolla), 1982, 45–74.