Simulation of the Drapability of Textile Semi-Finished Products with Gradient-Drapability Characteristics by Varying the Fabric Weave

• Autorzy: Hübner M. , Diestel O. , Sennewald C. , Gereke T. , Cherif C.

Warianty tytułu

PL

Symulacja układalności kompozytowych półproduktów tekstylnych o gradientowej charakterystyce ze zmiennym splotem tkanin

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The design of 3D component parts made of fiber-reinforced composites for load bearing applications demands a load oriented fiber alignement. During the draping of the textile an undefined displacement of fibers up to wrinkle formation occurs. One possibility to influence fiber orientation during draping is the utilisation of the characteristics of different fabric weaves. By combining different weaves in a textile reinforcing fabric adjusted to the component part, gradient-drapability can be developed. This means that local zones with a high structural stability and zones with high drapability can be created in a textile semi-finished product. The design of these zones is done by simulation to produce a fabric structure suitable for the component part. For that purpose, material models for draping simulation developed at the Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology (ITM) are being improved. The material behaviour of each type of fabric weave is analysed and transformed to the simulation model. With the simulations performed the influence of the combination of different weave types on the shear behaviour of fabrics can be demonstrated.

PL

Projektowanie trójwymiarowych kompozytów wzmocnionych tkaninami wymaga takiego ułożenia tkanin aby siły działały zgodnie z kierunkiem nitek tkaniny. W trakcie układania tkanin trudno jest uniknąć jej pofałdowania. Jednym ze sposobów rozwiązania tego zagadnienia jest odpowiednie zaprojektowanie ułożenia tkanin o różnych splotach tkackich. Poprzez dobranie odpowiednich splotów w tkaninach wzmacniających kompozyt można rozwiązać zagadnienie gradientowej układalności. Oznacza to, że można utworzyć strefy o wysokiej stabilności strukturalnej oraz dobrej układalności w tkaninie wzmacniającej kompozyt. Zaprojektowanie tych stref uzyskuje się poprzez odpowiednią symulację stref przejściowych. Odpowiednia procedura postępowania została opracowana przez autorów i zaproponowana do stosowania.

Słowa kluczowe

EN

draping simulation; drapability; woven fabrics; gradient-drapability characteristics; Jacquard-weaving

PL

symulacja układalności; układalność; tkaniny; zmienny splot tkanin; żakard; sploty tkanin

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 20, no. 5 (94)
• Strony: 88--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Hübner M.

autor

Diestel O.

autor

Sennewald C.

autor

Gereke T.

autor

Cherif C.

• Germany, Dresden, Technische Universität Dresden, Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology (ITM)

Bibliografia

• 1. Cherif C, Diestel O, Gries T. Textile Verstärkungen, Halbzeuge und deren textiltechnische Fertigung. W. Hufenbach (ed.). Textile Verbundbauweisen und Fertigungstechnologien für Leichtbaustrukturen des Maschinen- und Fahrzeugbaus. Dresden, 2007, pp. 25-72.
• 2. Hermann A. Textiles for aircraft structure – state of the art of technologie and challenges.In: 44th Dornbirn Man-made-fibres.Dornbirn, Germany, 2005.
• 3. Molnar P. et al. Influencing the drapability by using stitching technology to reduce fabric deformation and shear during thermoforming. Composites Science and Technologie 2007; 67; 15-16:3386-3393.
• 4. Duhovic M, Mitschang P, Bhattacharyya D. Modelling approach for the prediction of stitch influence during woven fabric draping. Composites Part A 2011; 42, 8:968-978.
• 5. Cherif C, Diestel O, Krzywinski S. Structure fixing of textile semi-finished products made of hybrid yarns for preforms that withstand stresses. In: 3rd International Trade Fair & Symposium for Textiles and Composites in Transportation. Chemnitz, Germany, 2010.
• 6. Kaufmann M, Zenkert D, Akermo M. Cost/weight optimization of composite prepreg structures for best draping strategy.Composites: Part A 2010; 41: 464-472.
• 7. Cherif C. Drapeability Simulation of Reinforcement Textiles for Fibre-Polymer Composite Applications Using the Finite Element Method. Ph.D. thesis, RWTH Aachen, Aachen, Germany, 1999.
• 8. Biswas A. Comprehensive computer support for the product development of stamp formed fabric reinforced thermoplastic parts. Ph.D. thesis, RWTH Aachen, Aachen, Germany, 1996.
• 9. Provot X. Deformation constraints in a mass-spring model to descibe rigid cloth behavior. W.A. Davis und P. Prusinkiewicz (ed). In: Graphic Interface.Canadian-Computer-Communications Society, 1995.
• 10. Breen DE, House DH, Wozny: MJ. A particle-based model for simulating the draping behavior of woven cloth. Textile Research Journal 1994; 64, 11: 663-685.
• 11. Hedfi H, Ghith A, Salah HBH. Study of dynamic drape behaviour of fabric using FEM. International Journal of Engineering Science and Technology 2011; 3, 8:6554-6563.
• 12. Boisse P, Hamila N, Vidal-Sallé E, Dumont F. Simulation of wrinkling during textile composite reinforcement forming. Influence of tensile, in-plane shear and bending stiffnesses. Composites Science and Technology 2011; 71: 683-692.
• 13. Lomov SV, Truevtzev AV, Cassidy C. A predictive model for the fabric-zoyarn bending stiffness ratio of a plain-woven set fabric. Textile Research Journal 2000; 70: 1088-1096.
• 14. Kyosev Y. Geometrische Modellierungssoftware für biaxial verstärkte Mehrlagengestricke. In: 32nd Aachen Textile Conference. Aachen, Germany,2005.
• 15. Kouznetsova VG, Geers MGD, Brekelmans WAM. Multi-sclae second-order computational homogenizationof multiphase materials: a nested finite element solution strategy. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 2004; 193: 5525-5550.
• 16. Ivanov I, Tabiei A. Loosely woven fabric model with viscoelastic crimped fibres for ballistic impact simulations. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 2004; 61; 10:1565–1583.
• 17. Ermanni P. Composites Technologien. Script ETH Zürich, Zürich, Switzerland, 2007.
• 18. Orawattanasrikul S. Experimental analysis of shear deformation of biaxial reinforced multi-layer fabrics. Ph.D. thesis, TU Dresden, Dresden, Germany, 2006.