Zastosowanie koncepcji uszkodzeń kontynualnych do opisu progresywnego zniszczenia laminatów kompozytowych

• Autorzy: German J. , Mikulski Z.

Warianty tytułu

EN

Application of continuum damage approach for analysis of progressive damage in composite laminates /

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono model progresywnego zniszczenia kompozytów włóknistych. Uwzględniono w nim różne mechanizmy zniszczenia wewnątrzwarstwowego, umożliwiające określenie poziomu obciążenia inicjującego proces uszkodzenia. Model pozwala także na analizę postępującej degradacji kompozytu przy wzrastającym obciążeniu. Ewolucja uszkodzeń opisana jest w ramach podejścia energetycznego bazującego na dyssypacji energii podczas procesu zniszczenia. Przeprowadzono ponadto analizę wytrzymałościową warstwowych kompozytów włóknistych przy użyciu przedstawionego modelu, korzystając z pakietu MES ABAQUS. W pewnym zakresie wykonano także obliczenia według własnych procedur z wykorzystaniem programu Mathcad.

EN

This paper presents a model of progressive damage in fiber-reinforced composites. The model predicts the onset of failure and post-failure behavior. Four different modes in frame of intralaminar failure mechanism are considered. They are represented by a set of scalar damage variables. Damage evolution (induced by stress) is based on the fracture energy dissipated during the damage process. The step-by-step description of progressive damage is also shown. Numerical results obtained by utilizing commercial FEM system ABAQUS are compared with author.s code written in frame of Mathcad in range of ultimate load capacity.

Słowa kluczowe

PL

analiza wytrzymałościowa; kompozyt włóknisty; progresywna degradacja

EN

composite laminates; progressive damage; strength analysis

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 107, z. 3-M
• Strony: 27--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.,Wz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

German J.

autor

Mikulski Z.

• Katedra Wytrzymałości Materiałów, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Krakowska

Bibliografia

• [1] ABAQUS 6.6. User’s Manual, Abaqus Inc., Providence, RI, USA, 2006.
• [2] Bažant Z.P., Oh B.H., Crack band theory for fracture of concrete, Materials and Structures, 1983, 16, 155-177.
• [3] Camanho P.P., Dávila C.G., Mixed-mode decohesion finite elements for the simulation of delamination in composite materiale, NASA/TM-2002-0211737, 2002, 1-37.
• [4] Dávila C.G., Camanho P.P., Failure criteria for FRP laminates in plane stress, Tech. Rep. NASA/TM-2003-212663, 2003.
• [5] German J., The influence of intralaminar damage on mechanical properties of composite laminatem, Engineering Transactions, 2004, 52, 271-296.
• [6] German J., Constitutive relation for an orthotropic body with damage, The Archive of Mechanical Engineering, Vol. 51, No. 3, 2004.
• [7] Hashin Z., Failure Criteria for Unidirectional Fiber Composites, Journal of Applied Mechanics, Vol. 47, 1980, 329-334.
• [8] Highsmith A.L., Reifsnider K.L., Stiffness-Reduction Mechanisms in Composite Laminates, Damage in Composite Materials, ASTM STP 775, Ed. Reifsnider K.L., American Society for Testing and Materials, 1982, 103-117.
• [9] Laws N., Dvorak G.J., Hejazi M., Stiffness changes in unidirectional composites caused by crack systems, Mechanics of Materials, 1983, 2, 123.
• [10] Lopes C.S., Camanho P.P., Gürdal Z., Tatting B.F., Progressive failure analysis of tow-placed, variable-stiffness composite panels. International Journal of Solids and Structures, 2007, Vol. 34, 8493-8516.
• [11] Łapczyk I., Hurtado J.A., Progressive damage modeling in fiber-reinforced materials, Composites: Part A, 2007, 38, 2333-2341.
• [12] Kachanov L.M., On the time to failure under creep conditions, Izv AN, Otd Tekhn 1958, Vol. 8, 26-31.
• [13] Maimí P., Camanho P.P., Mayugo J.A., Dávila C.G., A continuum model for composite laminates: Part I – Constitutive model, Part II – Computational implementation and validation, Mechanics of Materials, 2007, Vol. 39, 897-919.
• [14] Matzenmiller A., Lubliner J., Taylor L.R., A constitutive model for anisotropic damage in fiber composites, Mechanics of Materials, 1995, Vol. 20, 125-152.
• [15] Pinho S.T., Modeling failure of laminated composites using physically-based failure models, PhD Thesis, Department of Aeronautics, Imperial College London, 2005.
• [16] Sleight D., Progressive failure analysis methodology for laminated composite structures, NASA/TP-1999-209107, 1999.
• [17] Tarleja R., Transverse cracking and stiffness reduction in composite laminates, Journal of Composite Materials, 1985;19, 355.