Experimental verification of simulation model of impact response tests for unsaturated polyester/GF and PP/GF composites

• Autorzy: Zike S. , Kalnins K. , Ozolins O.

Warianty tytułu

PL

Weryfikacja modelu numerycznego próby udarności dla materiałów kompozytowych poliester/szkło oraz polipropylen/szkło

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper validation of experimental and numerical results of low-velocity composite plate impact tests have been carried out. Good validation results allow designing large scale composite Structures required by specific industries. Experimental impact tests were performed using drop-tower Instron 9250HY determining impact force and energy absorption of materials. In addition, quasi-static testing equipment Zwick Z100 has been used to determine material mechanical properties to ensure good input data for numerical predictions. Numerical model has been created with the finite element commercial code LS-DYNA to simulate impact response of unsaturated polyester/glass fibre and polypropylene/glass fibre (PP/GF) composite laminate. Finally ultrasonic imaging system USPC 3010 has been used to identify the delamination growth and rupture regions in the specimens. Results of experimental impact tests indicate that PP/GF composites are capable to absorb more energy and better resist impact compared to polyester/GF composite. Response of both composite laminate types were simulated in LS-DYNA with good agreement, with the exception of deformation regions that are larger than observed in experimental specimens with non-destructive ultrasonic imagining system.

PL

Tematem niniejszej pracy jest doświadczalna weryfikacja modelu numerycznego prób udarności przeprowadzanych przy małych prędkościach dla materiałów kompozytowych typu laminat poliester/włókno szklane i polipropylen/ włókno szklane. W tym celu przeprowadzono próby udarności na maszynie Instron 925OHV i wyznaczono siłę oraz energię absorbowaną przez badany materiał. Ponadto dla oszacowania własności materiału istotnych dla symulacji numerycznej procesu prze- ] prowadzono quasi-statyczne próby odkształcania na urządzeniu Zwick Z100. Do symulacji próby udarności wykorzystano komercyjny program oparty na metodzie elementów skończonych LS-DYNA. Dla wyznaczenia stref rozwarstwień lub pęknięć w badanych laminatach wykorzystano ultrasonograficzny system [ obrazowania USPC 3010. Wyniki prowadzonych badań laboratoryjnych potwierdziły, że materiały kompozytowe typu poliester/szkło są wstanie zaabsorbować więcej energii niż kompozyty na bazie poliester/włókno szklane. Wyniki doświadczalne porównano z wynikami symulacji numerycznych, otrzymując zadowalającą zgodność, z wyjątkiem wielkości strefy odkształcenia, która była nieznacznie większa w symulacji numerycznej niż to wynika z pomiarów.

Słowa kluczowe

EN

plate impact; LS-DYNA; PP/glass fibre; impact simulation; composite simulation

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, No. 1
• Strony: 88--94
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Zike S.

autor

Kalnins K.

autor

Ozolins O.

• Institute of Materials and Structures, Riga Technical University, Azenes iela 16/20-353, Riga, LV-1048, Latvia,

Bibliografia

• Brown, K., Brooks, R., Warrior, N., 1998, Numerical simulation of damage in thermoplastic composite materials, 5th Intern. LS-DYNA Users Conf., 5d-47.
• Davies, G.A.O, Olsson, R., 2004, Impact on composite structures, Aeronaut J, November, 541-563.
• Hallquist, J. O., 2006, LS-DYNA theory manual. Livermore Software technology Corporation.
• Heimbs, S., Heller S., Middendorf, P., 2008, Simulation of Low Velocity Impact on Composite Plates with Compressive Preload, 7th Intern. LS-DYNA Users Conf., D-II 11-23.
• Karakuzu, R., Erbil, E., Aktas, M., 2010, Impact characterization of glass/epoxy composite plates: An experimental and numerical study, Composites Part B, Vol 41, 5, 388-395.
• Matzenmiller, A., Lubliner, J., Taylor, R.L., 1995, A constitutive model for anisotropic damage in fiber-composites, Mech Mater, 20, 125-152.
• Reyes, G., Sharma, U., 2010, Modeling and damage repair of woven thermoplastic composites subjected to low velocity impact. Compos Struct, 92, 523-531.
• Sayer, M., Bektas, N.B., Sayman, O., 2010, An experimental investigation on the impact behavior of hybrid composite plates. Compos Struct, 92, 1256-1262.
• Schweizerhof, K., Weimar, K., Munz, Th., Rottner, Th., 1998, Crashworthiness Analysis with Enhanced Composite Material Models in LS-DYNA - Merits and Limits, LS-DYNA World Conf,USA, 1-7.
• Shyr T.W., Pan, Y.E., 2003, Impact resistance and damage characteristics of composite laminates, Compos Struct., 62,193-203.
• Sevkat, E., Liaw, B., Delale, F., Raju, B.B., 2009, Drop-weight impact of plain-woven hybrid glass-graphite/toughened epoxy composites, Composites Part A, 40,1090-1110.
• Wang, S.X,, Wu, L.Z., Ma, L, 2010, Low-velocity impact and residual tensile strength analysis to carbon fiber composite laminates, Mater Design, 31, 118-126.