Energy-based criterion of elastic limit states in fibre-reinforced composites

• Autorzy: Hebda M. , Pęcherski R. B.

Warianty tytułu

PL

Energetyczne kryterium sprężystych stanów granicznych w kompozytach włóknistych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with elastic limit states of fibre reinforced composites. In particular a single lamina of orthotropic symmetry is considered. An energy-based criterion proposed by J. Rychlewski [2, 3] is specified for plane state of stress, which occurs in the considered lamina. The Rychlewski criterion was specified by calculation of the limit elastic energy densities with use of the experimental results obtained in the simple strength tests. It was shown that the condition for limit curve in biaxial state of stress, resulting from Rychlewski criterion, to be convex and bounded is equivalent to the condition that the elastic energy is positive. This conditions can be used for verification of validity of experimental parameters of elastic and strength, which are obtained in mechanical tests applied for comosites. The known criteria of Tsai-Hill and Tsai-Wu are also identified for the same experimental data. It is visible that the differences between the discussed criteria are much larger for biaxial states of stress than for tension or compression of the lamina.

PL

Praca zajmuje się analizą sprężystych stanów granicznych w kompozytach włóknistych. W szczególności rozważa się pojedynczą warstwę laminatu o ortotropowej symetrii sprężystej. Zastosowano energetyczne kryterium J. Rychlewskiego [2, 3], które zostało wyspecjalizowane dla płaskiego stanu naprężenia występującego w laminacie. Dokonano specyfikacji tego kryterium, obliczając graniczne wartości energii sprężystej z zastosowaniem dostępnych danych doświadczalnych otrzymanych w prostych tekstach wytrzymałosciowych. Wykazano, że warunek na to aby krzywa graniczna wynikająca z kryterium Rychlewskiego dla stanu dwuosiowego była wypukła i ograniczona jest równoważny zadaniu aby gęstość energii sprężystej była dodatnia. Ten warunek może być zastosowany do weryfikacji poprawności pomiaru cech sprężystych i wytrzymałościowych kompozytu. Wyspecyfikowano także w celach porównawczych znane kryteria Tsai-Hilla oraz Tsai-Wu. Zauważono, że różnice między badanymi kryteriami są większe dla stanów dwuosiowych w porównaniu ze stanem rozciągania lub ściskania pojedynczej warstwy.

Słowa kluczowe

EN

elastic limit states; fibre-reinforced composite

PL

sprężyste stany graniczne; kompozyt włóknisty

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 50, iss. 4
• Strony: 1073--1088
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Hebda M.

• Instytut Mechaniki Budowli, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Krakowska, 31-155 Kraków, ul. Warszawska 24

autor

Pęcherski R. B.

• Instytut Mechaniki Budowli, Wydział Inżynierii Lądowej, Politechnika Krakowska, 31-155 Kraków, ul. Warszawska 24

Bibliografia

• [1] J. Rychlewski, on Hooke's law, PMM 48, 420-435, (1984), (in Russian); English translation in Prik. Matem. Mekhan. 48, 303-314, 1984.
• [2] J. Rychlewski, Elastic energy decomposition and limit criteria, Uspekhi Mekh. - Advances in Mech. 7, 51-80 (1984), (in Russian).
• [3] J. Rychlewski, Unconventional approach to linear elasticity. Arch. Mech. 47,149-171 (1995).
• [4] R. von Mises, Mechanik der plastischen Formanderung von Kristallcn, ZAMM 8, 161-185 (1928) (also in: Selected Papers of Richard von Mises I, ed. by Ph. Frank et al., American Mathematical Society, Providence, 1963, 251-293).
• [5] P. Kordzikowski, M. Janus-Michalska, R. B. Pęcherski, Specification of energy- based criterion of elastic limit states for cellular materials, Arch. Metall. Mat. 50, 621-634, 2005.
• [6] S. W. Tsai. Strength Theories of Filamentary Structures, in Fundamental Aspects on Fibre Reinforced Plastic Composites. Conference Proceedings, R.T. Schwartz and H.S. Schwartz (Editors), Dayton, Ohio, 24-26 May 1966, Wiley Interscience, New York 1968, 3-11.
• [7] S. W. Tsai, E. M. Wu, A General Theory of Strength for Anisotropic Materials. Lournal of Composites Materials, January 1971, 58-80.
• [8] J. German, Podstawy mechaniki kompozytów włóknistych, Wyd. Politechniki Krakowskiej, 1996.