Optimal orientation of reinforcing fibrous in a shell madder of fibrous composites

• Autorzy: Marcinowski J.

Warianty tytułu

PL

Optymalna orientacja włókien w powłoce wykonanej z kompozytów włóknistych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Maximization of stability resistance of composite shells with respect to fibers orientation is described. Shells are made of fibrous composite and optimum orientation of fibers reinforcing the composite is searched for. The author's computer program is utilized in the analysis. The intensity of one parametric loading corresponding to primary critical points is obtained as a result of fully geometrically nonlinear analysis. Only elastic effects are taken into account, but as far as displacement are concerned they can be arbitrary. As an example the segment of a cylindrical shell loaded laterally to its surface is considered.

PL

Przedmiotem rozważań są powłoki wykonane z kompozytów włóknistych. Można zwiększyć nośność takich powłok przez umiejętne rozmieszczenie włókien wzmacniających strukturę kompozytu. Kształt i obciążenie analizowanych powłok mają taki charakter, że powłoka jest czuła na utratę stateczności i właśnie stateczność decyduje o jej nośności. Rozważa się powłoki zbrojone jednokierunkowo, a przedmiotem poszukiwań jest taki kierunek zbrojenia, który pozwala otrzymać maksymalną wartość obciążenia krytycznego. Aby rozwiązać tak sformułowany problem, zastosowano podejście numeryczne oparte na autorskim programie do geometrycznie nieliniowej analizy powłok uwzględniającej zjawiska stateczności sprężystej. Powłoki z kompozytów włóknistych można traktować jako powłoki ortotropowe o znanych parametrach materiałowych. Znając kierunki ułożenia włókien oraz kierunki lokalnego układu współrzędnych wewnątrz elementu skończonego, można było sformułować prawa transformacji macierzy stałych sprężystości i w ten sposób poprawnie sformułować związek konstytutywny. Obciążenie krytyczne dla danego ułożenia włókien były znajdowane w rezultacie przeprowadzonej pełnej analizy numerycznej. Otrzymane wyniki dla wszystkich możliwych układów włókien pozwalają ustalić ich optymalny kierunek. Jako przykład zamieszczono rozwiązanie dla mało wyniosłej powłoki walcowej obciążonej poprzecznie.

Słowa kluczowe

EN

fibrous composites; optimization; stability; finite element method

PL

kompozyty; materiały kompozytowe

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 6, no 1
• Strony: 19--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Marcinowski J.

• University of Zielona Góra, Institute of Structural Engineering, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Z. Szafrana 2, 65-516 Zielona Góra

Bibliografia

• [1] Śleziona J.: Podstawy technologii kompozytów (Technological backgrounds of composites, in Polish), Gliwice, Wydawnictwa Politechniki Śląskiej, 1998.
• [2] Wilczyński A.P.: Polimerowe kompozyty włókniste (Polimer fibrous composites, in Polish), Warszawa, WNT, 1996.
• [3] Dąbrowski H.: Wstęp do mechaniki materiałów kompozytowych (Introduction to mechanics of composite materials, in Polish), Wrocław, Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, 1989.
• [4] Klasztorny M., Urbański A.: Zastosowanie metody elementów skończonych do weryfikacji teorii wzmocnienia kompozytu włóknistego (Analysis of elastic and viscoelastic properties of fibrous polymeric composites, in Polish), Materiały z II Sympozjonu: Kompozyty, Kon-strukcje warstwowe, Wrocław-Karpacz, 7-9 listopada 2002, Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław, 2002.
• [5] Ahmad S., Irons B.M., Zienkiewicz O.C.: Analysis of thick and thin shell structures by curved finite elements, Int. J. Num. Meth. Engg., 1970, 2, pp. 419-451.
• [6] Marcinowski J.L: Nieliniowa stateczność powłok sprężystych (Nonlinear stability of elastic shells, in Polish). Wrocław, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 1999.
• [7] Hsuah-Teh Hu, Bor-Horng Lin: Buckling optimization of symmetrically laminated plates with various geometries and end conditions, Composite Science and Technology, 1995, Vol. 55, pp. 277-285.