Numerical Modelling of the Compressional Behaviour of Warp-knitted Spacer Fabrics

• Autorzy: Vassiliadis S. , Kallivretaki A. , Psilla N. , Provatidis C. , Mecit D. , Roye A.

Warianty tytułu

PL

Numeryczne modelowanie ściskania osnowowych dzianin dystansowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Warp-knitted spacer fabrics are successfully introduced in building constructions as a thin sheet component reinforcement for wall panels, exterior siding, roofing tiles, flooring tiles, pressure pipes etc. Their structural advantages support an armature system of highly oriented yarns and easy cement embodiment for the production of a composite. The compression resistance of spacer fabric is a major advantage with respect to the performance and composite manufacturing process. The optimum compression performance of spacer fabrics varies according to the requirements of the application in question. This investigation focused on the prediction of the compression performance by two-scale (micro and macro) mechanical analysis using the Finite Element Method (FEM). Micromechanical analysis of the unit cell of the spacer layer was conducted for the calculation of its compression resistance. The apparent mechanical properties of the outer layers were also evaluated by micromechanical modelling. The respective properties of the outer and spacer layers are introduced in the macromechanical model of the sample for analysis of the complex deformation during simulation of the compression test, thus realising the second stage of modelling. The computational method proposed is evaluated by comparison of the load – displacement curves resulting from the simulation and experimental data of compression. Moreover, the effect of the structural and physical parameters of the sample on the compression resistance was investigated.

PL

Osnowowe dzianiny dystansowe w coraz to większym stopniu są wykorzystywane w budownictwie jako cienkie powłoki wzmacniające ściany, panele, konstrukcje dachowe itp. Ich strukturalne zalety pozwalają na użycie ich w postaci kompozytów. Wytrzymałość na ściskanie dzianin dystansowych jest główną zaletą tych struktur. Optymalne rozwiązanie strukturalne tych dzianin zależy od wymagań związanych z ich wykorzystaniem. Prowadzone badania skupiały się na przewidywaniu skuteczności ściskania poprzez mikro i makro mechaniczną analizę przy stosowaniu metody elementów skończonych. Analiza mikro mechaniczna podstawowej komórki warstwy dystansowej została przeprowadzona dla obliczenia jej oporu ściskania. Określano również właściwości warstwy zewnętrznej. Właściwości warstwy zewnętrznej oraz dystansowej zostały wprowadzone do makro mechanicznego modelu próbki dla analizy kompleksowej deformacji podczas symulacji testu ściskania, realizując w ten sposób drugie stadium modelu. Proponowana metoda obliczeń została skorelowana przez porównanie z krzywą ściskania – zależnością siły od przesunięcia. Badano również wpływ strukturalnych i fizykalnych parametrów próbki na opór ściskania.

Słowa kluczowe

EN

spacer fabric; compression resistance; finite element method

PL

tkaniny; odporność na ściskanie; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 17, no. 5 (76)
• Strony: 56--61
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Vassiliadis S.

• Department of Electronics, Technological Education Institute of Piraeus, Athens, Greece

autor

Kallivretaki A.

• School of Mechanical Engineering, National Technical University of Athense, Athens, Greece

autor

Psilla N.

• Department of Civil Engineering, Technological Education Institute of Piraeus, Athens, Greece

autor

Provatidis C.

• School of Mechanical Engineering, National Technical University of Athense, Athens, Greece

autor

Mecit D.

• Department of Textile Engineering, Faculty of Engineering, Ege University, Izmir, Turkey

autor

Roye A.

• Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen, Aachen, Germany

Bibliografia

• 1. Bruer S., Powell N., Smith G.; Three-Dimensionally Knit Spacer Fabrics: A review of Production Techniques and Applications, Journal of Textile and Apparel, Technology and Management, vol. 4, No. 4, (2005) pp. 1-31.
• 2. Holler S., Butenweg C., Noh S.-Y. and Meskouris K., Computational Model of Textile-Reinforced Concrete Structures, Computers and Structures, vol. 82, (2004) pp. 1971-1979.
• 3. Kim D. H., Composite Structures for Civil and Architectural Engineering, E & FN Spon, London, 1995.
• 4. ACI Committee 440, 440R-96: State of the art Report on Fiber Reinforced Plastic Reinforcement for Concrete Structures, American Concrete Institute, Detroit, Michigan, 1996.
• 5. Triantafllou T. C.; Shear strengthening of reinforced concrete beams using epoxy-bonded FRP composites, ACI Structural Journal, 95(2), (1998) 107-115.
• 6. ACI Committee 533, 533R-93: Guide for Precast Concrete Wall Panels, American Concrete Institute, 1993.
• 7. Roye A. and Gries T.; 3-D Textiles for Advanced Cement Based Matrix Reinforcement, Journal of Industrial Textiles, vol. 37, No. 2, (2007) pp. 163-173.
• 8. Mecit D. and Roye A.; Defning and Applying a Test Method for Spacer Fabrics used in Concrete Applications, 33rd Aachen Textile Conference, Poster P52, 2006.
• 9. Mecit D.; Master Thesis, 2005.
• 10. Kavagia L.; Diploma Thesis, 2008.
• 11. Vassiliadis S., Kallivretaki A., Kavagia X., Provatidis Ch., Mecit D., Roye A.; Computational Modelling of Spacer Fabrics, Autex 2008 World Textile Conference, Biella, Italy, 2008.