Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Extended proof of fibre-reinforced laminates with holes

Kroll L., Kostka P., Lepper M., Hufenbach W.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2009

|

Vol. 33, nr 1

41-46

EN

Purpose: A calculation method for the strength prediction of tensioned laminated plates with circular notches is presented. Design/methodology/approach: An extensive basis of experimental data from tensile fracture tests on carbon fibre reinforced specimens with circular notches was used to analyse factors determining the notched strength. The proposed extension of the known Whitney-Nuismer and Karlak Point Stress Criteria improves the strength prediction accuracy through introduction of a special coefficient function that takes into account the dependence between stress gradients in the notch near-field and the distance of the outer boundary. Findings: It was found that the theoretical, notch size and outer boundary independent stress concentration factor is not sufficient for a reliable prediction of the notched strength. The presented results show that calculation procedure based on fundamental mechanical relations of the elasticity theory with few experimentally determined factors delivers results which good agree with experiments. Research limitations/implications: The calculation procedure was verified on the representative population of tensile specimens made of several types of carbon fibre reinforced laminates used in the aerospace industry. Practical implications: As openings represent relevant sites of failure in the construction, an accurate calculation of the notched strength is essential for the lightweight-oriented design of fibre-reinforced elements. The presented procedure is relevant for construction of practically important tensioned elements with circular holes. Originality/value: The presented formulation of the phenomenological “characteristic distance” concept and its thorough experimental verification is original.

2

Enhanced strength models for notched laminates with finite outer boundaries

Hufenbach W., Kroll L., Lepper M., Kostka P., Czulak M.

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 7

255-259

EN

For the practical design of notched fibre reinforced components, methods that consider finite anisotropic plates with a cutout are of special interest. The notch-induced stress concentrations lead to critical strains and frequently initiate catastrophic failure of the component. By selective fibre reinforcement of the matrix, a redistribution of the stress peaks relevant to failure can be achieved. In the course of this, the fibre orientation, besides the notch geometry, plays a decisive role. An anisotropic plate with finite dimensions and a hole in its center will be used here to analytically model stress concentrations. Unlike the infinite plate, this problem comprises a doubly connected outer area. A solution method has been developed for stress concentration problems of fibre-reinforced compounds based on the method of complex-valued stress functions combined with conformal mappings. Using the solution methods developed here, the whole calculation procedure was modified and extended in such a way, that even the influence of a finite outer boundary of the plate can be described. The consideration of the outer boundary is of high importance for practical problems, because then the essential influence of the notch size in dependence of the material, geometry and loading parameters can be also determined.

PL

Metody obliczeniowe, uwzględniające skończone wymiary płyt i obecność karbów mają szczególne znaczenie dla praktycznych zagadnień dotyczących konstruowania elementów z kompozytów włóknistych. Spiętrzenia naprężeń wywołane działaniem karbów prowadzą często do pojawienia się krytycznych odkształceń, inicjujących zniszczenie struktury nośnej. Poprzez celowe umocnienie osnowy włóknami możliwe jest osiągnięcie rozdziału lokalnie działających naprężeń i tym samym unikniecie uszkodzenia. Fakt ten świadczy o tym, że oprócz cech geometrycznych karbu również kierunek ułożenia włókien odgrywa istotną role. Przedstawiono analityczny model powstawania spiętrzenia naprężeń w anizotropowej płycie o skończonych wymiarach z centralnie usytuowanym otworem. W celu uwzględnienia skończonych wymiarów płyty obszar zewnętrzny traktuje się jako podwójnie połączony. Opisana metoda obliczania spiętrzenia naprężeń na skutek działania karbu łączy zastosowanie zespolonych funkcji opisujących naprężenia z odwzorowaniem konforemnym. Metoda ta umożliwia modyfikację i rozszerzenie procedury obliczeniowej w celu uwzględnienia wpływu skończonych wymiarów płyty. Możliwość uwzględnienia brzegu jest szczególnie ważna w zagadnieniach praktycznych, gdyż pozwala ona na ocenę działania krabu w zależności od materiału, cech geometrycznych oraz parametrów obciążenia.

3

Analiza koncentracji naprężeń dla drewna wzmocnionego materiałem tekstylnym

Hufenbach W., Kroll L., Lepper M., Langkamp A., Czulak A.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 5

384-389

PL

W Insitut fur Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) rozwinięto modele obliczeń analitycznych do opisu koncentracji naprężeń w konstrukcjach drewnianych wzmacnianych materiałem tekstylnym, wykonanym z włókien szklanych lub węglowych. Prezentowany model oparto na teorii wzmocnionego laminatu w kombinacji z metodą złożonych funkcji przemieszczeń i odwzorowań konforemnych. Pozwoliło to na uzyskanie rozwiązań naprężeń i przemieszczeń. Właściwości materiałowe konieczne do obliczeń określono w ILK w wyniku rozległych badań eksperymentalnych, z użyciem nowoczesnych technik pomiarów 3D. Ponadto, badania te przeprowadzono w celu weryfikacji wyprowadzonych rozwiązań.

EN

For the description of stress concentrations of wooden constructions with textile reinforcement made of glass or carbon fibres, analytical calculation models have been developed at the Institut fiir Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK). The model presented here is based on the enhanced laminate theory combined with the method of complex-valued displacement functions and the method of conformal mappings. Using these, adapted solutions for the stresses and displacements are obtained. The material properties needed for the calculations are determined at the ILK within extensive experimental studies using modern optical 3D measuring techniques. Furthermore, these experiments are applied for the verification of the derived solutions.