Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Composites Theory and Practice

2 2016

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: warstwa anizotropowa

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Dispersion relations for composite structures. Pt. 2, Methods of determining dispersion curves

Barski M., Stawiarski A., Chwał M.

Composites Theory and Practice

2016

R. 16, nr 3

147--153

In the first part of the current review, the fundamental assumptions of the theoretical model of elastic waves propagation in multilayered composite material are presented. Next, the equations which describe elastic wave motion in the case of single orthotropic lamina are derived. In the second part of this work, the most commonly used method of determining dispersion curves for multilayered composite material are discussed, namely: the transfer matrix method (TMM), global matrix method (GMM), stiffness matrix method (SMM) and finally the semi-analytical finite element method (SAFE). The first three methods are based on the relationships which are derived in the first part of this review. Moreover, TMM and GMM should be considered numerically unstable in the case of a relatively large product value of wave frequency and the total thickness of the composite plate. However, SMM seems to be unconditionally stable. The last method is based on the finite element approach and it can be used in order to confirm the results obtained using the analytical method. Finally, exemplary dispersion curves are presented. The dispersion curves are determined for the 8-th layer of the composite material, which is made of carbon fiber and epoxy resin. It is assumed that the wave front travels in an arbitrary direction.

W części pierwszej pracy omówiono założenia dotyczące teoretycznego modelu propagacji fal sprężystych w wielowarstwowych materiałach kompozytowych. Następnie wyprowadzono równania opisujące zjawisko propagacji fal sprężystych w pojedynczej warstwie o ortotropowych własnościach mechanicznych. W części drugiej przedstawiono podstawy najczęściej wykorzystywanych metod wyznaczania krzywych dyspersji dla ośrodków wielowarstwowych, a mianowicie: transfer matrix method (TMM), global matrix method (GMM), stiffness matrix method (SMM), a także semi-analytical finite element method (SAFE). Pierwsze trzy podejścia oparte są bezpośrednio na równaniach wyprowadzonych w części pierwszej. Metody TMM oraz GMM uważane są za numerycznie niestabilne w przypadku odpowiednio dużych wartości iloczynu częstotliwości i całkowitej grubości płyty kompozytowej. Natomiast wydaje się, że podejście SMM jest numerycznie bezwarunkowo stabilne. Ostatnia z wymienionych metod oparta jest na metodzie elementów skończonych i można ją efektywnie wykorzystać w celu potwierdzenia wyników otrzymanych przy użyciu poprzednio wymienionych algorytmów. Jako przykład pokazano krzywe dyspersji wyznaczone dla 8-warstwowego materiału kompozytowego wykonanego z włókna węglowego, przy czym założono, że czoło fali porusza się w dowolnie założonym kierunku.

Dispersion relations for composite structures. Pt. 1, Basic assumptions and relationships for monoclinic lamina

Barski M., Stawiarski A., Chwał M.

Composites Theory and Practice

2016

R. 16, nr 3

125--131

Nowadays, the propagation of elastic waves, particularly Lamb waves, is very often used in detecting damages in different kinds of composite materials. These systems are known as structural health monitoring (SHM). However, the phenomenon of Lamb wave propagation is very complex, especially in the case of thin-walled composite structures. Generally, three types of Lamb waves are observed, namely: longitudinal or pressure waves (L), shear vertical (SV) and shear horizontal (SH). The phase and group velocities of the mentioned waves depend on the thickness of the structure and the frequency of the excited signal. This fact makes proper interpretation of the received dynamic response of the structure difficult or even impossible. Therefore, determining the appropriate dispersion curves for different materials is a very important issue. In the present review, the most commonly used analytical approaches for determining dispersion curves in the case of multilayered composite plates are presented. At the very beginning of this work the solution for single isotropic plates is presented. Next, the fundamental assumptions of the theoretical model, which describe the elastic wave propagation phenomenon in multilayered materials, are discussed. In the first part, the relationships describing the elastic wave propagation for single orthotropic lamina are presented. There are two studied cases: namely when the wave front of the elastic wave travels along the principal directions of the material and when the wave front of the elastic wave travels in any arbitrary direction.

Obecnie zjawisko propagacji fal sprężystszych, a w szczególności fal Lamba jest często wykorzystywane przy projektowaniu różnych systemów wykrywania uszkodzeń w wielowarstwowych materiałach kompozytowych. Systemy te są ogólnie znane pod skrótem SHM (Structural Health Monitoring). Jednakże, zjawisko propagacji fal Lamba w kompozytowych konstrukcjach cienkościennych posiada bardzo skomplikowany charakter. W ogólnym przypadku w zależności od płaszczyzny polaryzacji drgań cząstek rozróżniamy trzy rodzaje fal Lamba, a mianowicie: falę podłużną (L) oraz fale poprzeczne spolaryzowane w kierunku pionowym (SV) oraz poziomym (SH). Dodatkowo, każda z wymienionych fal w zależności od grubości materiału oraz częstotliwości generowanego sygnału posiada odpowiednie mody. Mody te propagują się z różną prędkością zarówno fazową, jak i grupową. Zjawisko to znacznie utrudnia interpretację zarejestrowanej dynamicznej odpowiedzi konstrukcji. W pracy szczegółowo opisano najczęściej wykorzystywane analityczne metody wyznaczania krzywych dyspersji. Na początku przedstawiono rozwiązanie dla jednowarstwowej płyty izotropowej. Następnie omówiono podstawowe założenia teoretycznego modelu propagacji fal sprężystych w materiałach wielowarstwowych. W części pierwszej zaprezentowano równania opisujące zjawisko propagacji fal sprężystych w jednowarstwowych płytach o własnościach ortotropowych. Rozważano dwa przypadki, a mianowicie kiedy czoło fal sprężystych porusza się wzdłuż osi głównych materiału oraz kiedy czoło fali porusza się w dowolnym kierunku.