Experimental and numerical analysis of strain rate dependent on material behaviour of glass fibre reinforced polypropylene

• Autorzy: Hufenbach W. A. , Ebert Ch. , Langkamp A. , Hornig A.

Warianty tytułu

PL

Doświadczalna i numeryczna analiza zachowania się materiału w zależności od szybkości odkształcenia dla polipropylenu wzmocnionego włóknem szklanym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper describes the research work to characterise the strain rate dependent on the deformation and failure behaviour of glass fibre reinforced polypropylene. The experimental and theoretical analysis of the mechanical behaviour under highly dynamic loading is performed within the German DFG research project "Textile reinforced composite components for function integrating multi material design in complex lightweight applications". The investigations are used for the development of novel material models for the strain rate dependent on material behaviour under in-plane and out-off-plane loads. Therefore, highly dynamic tensile and compression tests on textile reinforced composites with a thermoplastic matrix and woven or knitted fabric reinforcement are performed for determination of the strain rate, orientation dependent stiffness, strength characteristics, as well as for identification of the material specific failure and damage behaviour. Within the research work, novel testing methods and devices were developed, which enable a defined loading and accurate strain and damage analysis. Based on the experimental results, approaches for extended material models were developed, which include the strain rate dependent deformation behaviour on the one hand and the fracture mode specific failure behaviour on the other hand.

PL

W artykule przedstawiono badania określające rozmiar deformacji oraz powstałych uszkodzeń od szybkości odkształcenia polipropylenu wzmacnianego włóknem szklanym. Analiza zarówno eksperymentalna, jak i teoretyczna zachowań mechanicznych badanych materiałów, w zależności od przyłożonego obciążenia dynamicznego, została przeprowadzona w ramach projektu badawczego DFG "Textile-reinforced composite components for function-integrating multi-material design in complex lightweight applications". Badania te mają posłużyć opracowaniu nowych modeli materiałowych opisujących zachowanie materiału obciążonego w płaszczyźnie wzmocnienia, a także w kierunku prostopadłym do ułożenia wzmocnienia w zależności od szybkości jego odkształcenia. Przeprowadzone badania (dynamiczne rozciąganie i ściskanie) termoplastów wzmocnionych tkaninami lub dzianinami zostały wykonywane w celu określenia charakterystyk sztywności i wytrzymałości w zależności od szybkości odkształcenia i orientacji włókien oraz identyfikacji powstałych uszkodzeń w zależności od wykorzystanego rodzaju materiału. W ramach pracy opracowano nowe metody oraz urządzenia badawcze pozwalające na dokładne zdefiniowanie obciążenia oraz analizę odkształceń i uszkodzeń. Na podstawie wyników eksperymentalnych w opracowywanych modelach materiałowych należało uwzględniać nie tylko rozmiar deformacji w zależności od szybkości odkształcenia, ale również rodzaje powstałych przełomów. Opracowane modele zostały następnie wykorzystane w symulacjach numerycznych zjawiska zderzenia w płaszczyźnie wzmocnienia.

Słowa kluczowe

EN

glass fibre reinforced polypropylene; strain rate; high speed material testing; constitutive modelling

PL

polipropylen wzmocniony włóknem szklanym; prędkości odkształcenia; badanie dynamiczne materiału; modelowanie konstytutywne

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 11, nr 3
• Strony: 264--267
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hufenbach W. A.

autor

Ebert Ch.

autor

Langkamp A.

autor

Hornig A.

• Technische Universitat Dresden, Institute of Lightweight Engineering and Polymer Technology (ILK), Holbeinstrasse 3, D-01307 Dresden, Germany,

Bibliografia

• [1] Hufenbach W. et al., Textile reinforced composite components for function integrating multi-material design in complex lightweight applications, SFB 639, Dresden 2004-2011.
• [2] Ebert C., Werkstoffmechanische Modellierung von textilverstärkten Thermoplastverbunden unter hochdynamischer Belastung, Dissertation, Technische Universität Dresden, 2010.
• [3] Ehleben M., Krahl M., Thermoplastische Hybridstrukturen am Beispiel einer Sitzschale für den VW Tiguan. Internationale AVK-Tagung, Stuttgart, 26-27 Oktober 2009.
• [4] Hufenbach W., Hornig A., Zhou B. Langkamp A., Gude M., Determination of strain rate dependent through-thickness tensile properties of textile reinforced thermoplastic composites using l-shaped beam specimens, Composite Science and Technology, submitted.
• [5] Hufenbach W., Gude M., Ebert C., Zscheyge M., Hornig A., Strain rate dependent low velocity impact response of layerwise 3D reinforced composite structures, International Journal of Impact Engineering, accepted.
• [6] Hufenbach W., Hornig A., Langkamp A., Wiegand J., Petrinic N., Low velocity plate impact on 3D reinforced thermoplastic composites, Journal of Emerging Materials and Processes, submitted.
• [7] Hufenbach W., Hornig A., Langkamp A., Wiegand J., Petrinic N., Low velocity three point bending impact on 3D reinforced thermoplastic composites, Journal of Emerging Materials and Processes, submitted.
• [8] Hufenbach W. et al., Entwurf und Fertigung crashkompatibler Rahmentragwerke mit belastungsgerechten Knotenelementen. Bericht Transferbereich zum Sonderforschungsbereich 639, Dresden 2008.