Influence of the impactor geometry on the damage character in composite structures

• Autorzy: Katunin A. , Zuba M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ geometrii bijaka na charakter uszkodzeń w strukturach kompozytowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The impact damages occur during normal operation of many structural elements, primarily in the aircraft structures, but also in the ground machinery, whose elements made of polymeric composites. According to the specific conic-shaped character of the impact damages initiation and propagation it is often difficult to analyze the damage extent basing on the surface characterization only. Moreover, the shape of the impacted body has a significant influence on the resulted damage. In the following paper the influence of the impactor geometry was analyzed basing on the force responses during the impact and the area of resulted damages, which were obtained using transmitted light imaging technique and image processing methods. The obtained results allowed for comparison of damage states and conclusions about characteristic stress distributions during impact for various geometries of impactors.

PL

Uszkodzenia udarowe występują w trakcie normalnej eksploatacji wielu elementów strukturalnych, głównie w strukturach stosowanych w lotnictwie, ale także w maszynach lądowych, których elementy wykonane są z kompozytów polimerowych. Z uwagi na specyficzny charakter inicjacji i propagacji uszkodzeń udarowych w kształcie stożka często trudno analizować rozległość uszkodzenia jedynie na podstawie charakteryzacji powierzchni. Ponadto kształt uderzającego ciała ma znaczący wpływ na powstające uszkodzenie. W niniejszym artykule wpływ geometrii bijaka został przeanalizowany na podstawie odpowiedzi siły udaru podczas kontaktu oraz powierzchni uzyskanych uszkodzeń, które zostały otrzymane przy pomocy techniki fotografii prześwietleniowej i metod analizy obrazów. Uzyskane wyniki pozwoliły na porównanie stanów uszkodzeń i konkluzje o charakterystycznych rozkładach naprężeń podczas udaru dla różnych geometrii bijaków.

Słowa kluczowe

EN

composite structure; impact damage; drop weight test; transmitted light imaging; delamination

PL

struktura kompozytowa; uszkodzenie udarowe; próba ze spadającym ciężarkiem; fotografia prześwietleniowa; delaminacja

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 18, nr 49
• Strony: 33--39
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Katunin A.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology

autor

Zuba M.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology

Bibliografia

• 1. Bełzowski A., Rechul Z., Stasieńko J.: Impast-related damage in glass roving reinforced laminate (in Polish). “Kompozyty” 2002, Vol. 2, p. 394 - 399.
• 2. Belingardi G., Vadori R.: Low velocity impact tests of laminate glass-fiber-epoxy matrix composite material plates. “International Journal of Impact Engineering” 2002, Vol. 27, p. 213 - 229.
• 3. Tita V., de Carvalho J., Vandepitte D.: Failure analysis of low velocity impact on thin composite laminates: Experimental and numerical approaches. “Composite Structures” 2008, Vol. 83, p. 413 - 428.
• 4. Woodward R. L., Egglestone G. T., Baxter B. J., Challis K.: Resistance to penetration and compression of fibrereinforced composite materials. “Composites Engineering” 1994, Vol. 4, p. 329 - 341.
• 5. Asp L.E., Juntikka R.: High velocity impact on NCF reinforced composites. “Composites Science and Technology” 2009, Vol. 69, p. 1478 - 1482.
• 6. Komorek A., Przybyłek P.: Examination of the influence of cross-impact load on bend strength properties of composite materials, used in aviation. “Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability” 2012, Vol. 14, p. 265 - 269.
• 7. Kim S.J., Goo N.S.: Dynamic contact responses of laminated composite plates according to the impactor’s shapes. “Computers & Structures” 1997, Vol. 65, p. 83 - 90.
• 8. Imielińska K., Wojtyra R., Kozłowski M.: On delamination threshold loads in low velocity impact on glasscarbon/epoxy composites. “Kompozyty” 2005, Vol. 5, p. 69 - 74.
• 9. Mitrevski T., Marshall I.H., Thomson R., Jones R., Whittingham B.: The effect of impactor shape on the impact response of composite laminates. “Composite Structures” 2005, Vol. 67, p. 139 - 148.
• 10. Mitrevski T., Marshall I.H., Thomson R.: The influence of impactor shape on the damage of composite laminates. “Composite Structures” 2006, Vol. 76, p. 116 - 122.
• 11. Mitrevski T., Marshall I.H., Thomson R., Jones R.: Low-velocity impacts on preloaded GFRP specimens with various impactor shapes. “Composite Structures” 2006, Vol. 76, p. 209 - 217.
• 12. Yang F.J., Cantwell W.J.: Impact damage initiation in composite materials. “Composites Science and Technology” 2010, Vol. 70, p. 336 - 342.
• 13. Dhakal H.N., Zhang Z.Y., Bennett N., Reis P.N.B.: Low-velocity impact response of non-woven hemp fibre reinforced usaturated polyester composites: Influence of impactor geometry and impactor velocity. “Composite Structures” 2012, Vol. 94, p. 2756 - 2763.
• 14. Sevkat E., Liaw B., Delale F.: Drop-weight impact response of hybrid composites impacted by impactor of various geometries. “Materials and Design” 2013, Vol. 52, p. 67 - 77.
• 15. Kozioł M., Kulawik A., Śleziona J.: Shape of a delamination in stitched laminate after a drop weight impact test (in Polish). “Kompozyty” 2007, Vol. 7, p. 25 - 31.
• 16. Barcikowski M., Semczyszyn B.: Impact damage in polyester matrix glass firbe-reinforced composites. Part I: Impact damage extent. “Kompozyty” 2011, Vol. 11, p. 230 - 234.
• 17. Icten B.M., Kiral B.G.: Impactor shape effect on low velocity impact response of woven glass epoxy composites. “Advanced Composites Letters” 2012, Vol. 21, p. 118 - 125.
• 18. Nossol P., Czech A., Kroll L.: Experimental investigation of dynamic behaviour of thermoplastic firbe reinforced laminate. “Composites Science and Technology” 2013, Vol. 13, p. 128 - 134.
• 19. Katunin A., Sznura M.: Stanowisko badawcze do kontrolowanych testów udarowych płyt kompozytowych. “Aparatura Badawcza i Dydaktyczna” 2013, Vol. 18, p. 297 - 302.
• 20. Ulven C., Vaidya U.K., Hosur M.V.: Effect of projectile shape during ballistic perforation of VARTM carbon/epoxy composite panels. “Composite Structures” 2003, Vol. 61, p. 143 - 150.
• 21. Barcikowski M.: Wpływ materiałów i struktury laminatów poliestrowo-szklanych na ich odporność na udar balistyczny. Rozprawa doktorska. Szczecin: Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, 2012.