Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: propagacja delaminacji

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Assessing the hazard of delamination propagation in composites using numerical analysis

Wilk J.

Composites Theory and Practice

2015

R. 15, nr 1

34--38

The paper presents a procedure based on numerical analyzes allowing a quick risk assessment of delamination propagation in composite structures during routine inspections. The principle of the procedure is the comparison of size and location of the defect found during maintenance checks with a set of data obtained from series of numerical analyzes in order to determine the potential for growth of the delamination. The decision then can be made regarding the inspected component - whether it can be still used or should be replaced. The data for comparison contains sets of delamination sizes corresponding to critical embedded delamination diameters derived from linear buckling analysis and nonlinear analysis of postbuckling behavior including delamination propagation. The paper shows an example of such a procedure for a structure made of carbon-epoxy laminate. A series of numerical models was created covering all the possible locations of delaminations throughout the laminate thickness. Linear buckling analysis and nonlinear analysis of postbuckling behavior were conducted using the MSC.MARC finite element commercial code. The analysis of delamination propagation is also included based on the Virtual Crack Closure Technique. The critical delamination diameters were determined for each delamination location and the bases for comparison were created.

Praca przedstawia schemat postępowania, wykorzystujący analizy numeryczne, który pozwala na szybką ocenę ryzyka propagacji delaminacji w elementach kompozytowych. Z powodu warstwowej struktury oraz różnych kierunków ułożenia zbrojenia laminaty wykazują niską odporność na pękanie międzywarstwowe i powstawanie delaminacji. Wewnętrzne rozwarstwienia, powstałe zwykle na skutek błędów w procesie produkcji lub niskoenergetycznego uderzenia, mogą propagować po lokalnym wyboczeniu, znacząco wpływając na nośność struktury. Procedura zaprezentowana w niniejszym artykule pokazuje proces tworzenia bazy porównawczej, która może być wykorzystywana podczas rutynowych kontroli stanu elementów kompozytowych. Pomaga ona w szybkiej ocenie zagrożenia rozwojem delaminacji i podjęciu decyzji odnośnie do dalszego postępowania z danym elementem. Podstawą opisanego narzędzia są analizy numeryczne metodą elementów skończonych, mające określić zależność stopnia zagrożenia rozwojem delaminacji od rozmiaru defektu oraz jego położenia w strukturze warstwowej. Zaproponowano trzy kryteria oceny ryzyka związane z trzema rodzajami przeprowadzanych analiz numerycznych i pozwalające otrzymać trzy zestawy krytycznych rozmiarów delaminacji. Osiągnięcie przez rozwarstwienie kolejnych wartości krytycznych powinno skutkować zmianą zaleceń eksploatacyjnych, np. zwiększeniem częstotliwości kontroli. W dalszej części pracy zawarto przykład zastosowania opracowanej procedury dla struktury kompozytowej. Przedmiotem analizy był fragment powłoki wykonanej z kompozytu węglowo-epoksydowego o orientacji warstw zbrojenia [0°/90°/0°/90°/0°/0°/45°/-45°/-45°/45°]S, zapewniającej układ symetryczny i zrównoważony, z centralnie zlokalizowaną delaminacją kołową. Rozważano 10 przypadków, obejmujących wszystkie możliwe położenia delaminacji między warstwami laminatu. Do zrealizowania analiz numerycznych metodą elementów skończonych wykorzystano oprogramowanie MSC.MARC. Przeprowadzono liniową analizę wyboczenia dla szeregu średnic delaminacji stopniowanych co 1 mm w celu wyznaczenia krytycznego rozmiaru rozwarstwienia, dla którego nastąpi lokalne wyboczenie przy określonym poziomie odkształceń ściskających. Kolejnym krokiem było przeprowadzenie nieliniowej analizy stanu po wyboczeniu w celu wyznaczenia krytycznej wielkości delaminacji, przy której nastąpi jej propagacja. Do określenia potencjału rozwoju delaminacji wykorzystano algorytm metody VCCT, dostępny w MSC.MARC. Ostatnim etapem było przeprowadzenie szeregu nieliniowych analiz propagacji delaminacji w celu wyznaczenia charakteru i wielkości rozwoju rozwarstwienia. Niewielki i stabilny rozwój delaminacji nie musi dyskwalifikować elementu kompozytowego pod warunkiem monitorowania jego stanu. Przeprowadzone analizy numeryczne pozwoliły na stworzenie trzech zestawów średnic krytycznych, które mogą stanowić bazę porównawczą przy rutynowych kontrolach struktury kompozytowej. Przy stwierdzeniu wady w postaci rozwarstwienia przekraczającego krytyczny rozmiar należy wprowadzić odpowiednie zmiany do zaleceń eksploatacyjnych. W przypadku delaminacji o średnicy grożącej niestabilną propagacją po wyboczeniu element kompozytowy powinien być wymieniony lub naprawiony przed dalszym użytkowaniem.

Numerical study of delamination propagation in polymer-based laminates during quasi-static loading

Katunin A.

Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance

2009

Vol. 44, nr 3

49-62

In this paper, the author presents the numerical investigation of the delamination propagation in polymer-based laminate rectangular plates subjected to bending with different configurations of initial delamination. Four cases of configurations of mode II initial delamination were investigated: End-Loaded Split, Cantilever Beam Enclosed Notch, End-Notched Flexure, and Centre-Notched Flexure. These configurations were chosen due to their most common occurrence in engineering practice. The author researched the possibility of delamination growth based on critical strain energy release rate and the dependence of its value from loading and initial delamination length. The author shows that classical methods of energy release rates calculation cannot be applied for multilayered composites in cases when the initial delamination occurs out of laminate mid-plane. The influence of the self-heating effect in steady-state to crack growth was also investigated. The energy release rates were obtained from numerical simulations using J-integral formulation. The character of the delamination propagation was modelled using the cohesive zone approach. Results of the simulation were presented as the damage function in dependence of loading and initial delamination length. The obtained results can be useful for the prediction of the delamination growth in quasi-static tests and for modelling the delamination propagation during dynamic excitation in fatigue tests.

W niniejszej pracy autorzy prezentują badania numeryczne propagacji delaminacji w polimerowych laminatowych płytach prostokątnych poddanych zginaniu z różnymi konfiguracjami delaminacji wstępnej. Rozpatrzono cztery przypadki konfiguracji delaminacji wstępnej II rodzaju: End-Loaded Split, Cantilever Beam Enclosed Notch, End-Notched Flexure i Centre-Notched Flexure. Takie konfiguracje były wybrane ze względu na ich częste występowanie w praktyce inżynierskiej. Autorzy zbadali możliwość przyrostu delaminacji na podstawie krytycznego współczynnika uwalniania energii i zależności jego wartości od obciążenia i wstępnej długości delaminacji. Autorzy pokazali, że klasyczne metody wyznaczenia współczynników uwalniania energii nie mogą być zastosowane w przypadku wielowarstwowych kompozytów wtedy, gdy delaminacja inicjowana jest poza płaszczyzną środkową. Zbadano także wpływ efektu samorozgrzania w stanie ustalonym. Współczynniki uwalniania energii otrzymano z symulacji numerycznych z zastosowaniem sformułowania opartego na wyznaczeniu całki J. Charakter propagacji delaminacji był modelowany z wykorzystaniem modelu obszaru kohezji. Wyniki symulacji zaprezentowano w postaci funkcji zniszczenia w zależności od obciążenia i długości delaminacji wstępnej. Otrzymane wyniki mogą być wykorzystane przy predykcji przyrostu delaminacji w testach quasi-statycznych i przy modelowaniu propagacji delaminacji podczas wymuszenia dynamicznego i testów zmęczeniowych.