Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tensile validation tests with failure criteria comparison for various GFRP laminates

Wiczenbach Tomasz, Ferenc Tomasz

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 3

525--541

EN

The paper studies the mechanical properties of glass fibre reinforced polymers (GFRP) with various types and orientation of reinforcement. Analyzed specimens manufactured in the infusion process are made of polymer vinyl ester resin reinforced with glass fibres. Several samples were examined containing different plies and various fibres orientation [0, 90] or [+45, –45]. To assess the mechanical parameters of laminates, a series of experimental tests were carried out. The samples were subjected to the uniaxial tensile tests, which allowed us to obtain substitute parameters, such as modulus of elasticity or strength. After all, results from experiments were used to validate the numerical model. A computational model was developed employing ABAQUS software using the Finite Element Method (FEM). The analysis was performed to verify and compare the results obtained from numerical calculations with the experiments. Additionally, the following failure criteria were studied, based on the index of failure IF Maximum Stress, Maximum Strain, Tsai-Hill, and Tsai-Wu. The results confirmed the assumptions made for the footbridge's design purpose, which is made using examined material. Moreover, comparing the experimental and numerical results found that in the linear-elastic range of the material, they are consistent, and there is no significant difference in results.

PL

W artykule zbadano właściwości mechaniczne polimerów wzmocnionych włóknem szklanym (GFRP) o różnych typach i orientacji zbrojenia. Analizowane próbki, wytworzone w procesie infuzji, wykonane są z polimerowej żywicy winyloestrowej wzmocnionej włóknem szklanym. Zbadano kilka próbek zawierających różną liczbę warstw, a także różną orientację włókien [0/90] lub [+45/–45]. Aby ocenić parametry mechaniczne laminatów, przeprowadzono szereg badań eksperymentalnych. Próbki poddano testom jednoosiowego rozciągania, co pozwoliło uzyskać parametry zastępcze, takie jak moduł sprężystości czy wytrzymałość. Wyniki eksperymentów posłużyły do walidacji modelu numerycznego. Model obliczeniowy opracowano za pomocą oprogramowania ABAQUS z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES). Analizę przeprowadzono w celu zweryfikowania i porównania wyników otrzymanych z obliczeń numerycznych z wynikami eksperymentów. Dodatkowo zbadano następujące kryteria zniszczenia, w oparciu o wskaźnik zniszczenia IF: Maksymalne naprężenie, Maksymalne odkształcenie, Tsai-Hill i Tsai-Wu. Wyniki potwierdziły założenia przyjęte przy projektowaniu kładki, którą wykonano z badanego materiału. Ponadto porównując wyniki eksperymentalne i numeryczne stwierdzono, że w zakresie liniowo-sprężystym materiału są one spójne i nie ma istotnych różnic w wynikach.

2

Comparative analysis of riveted and adhesive joints of GFRP laminates in the aspect of aerostructure applications

Bielawski R., Kłonica M., Rządkowski W.

Inżynieria Materiałowa

|

2018

|

Vol. 39, nr 2

68--74

EN

The paper shows the results of the study into the effectiveness of structural laminate joining solutions by conducting comparative shear strength tests of adhesive and riveted joints of GFRP laminate components. In addition, the work shows selected surface roughness and texture parameters, a detailed analysis of failure forces measured in tensile test as well as analysis of failure modes of combined specimens. The theoretical and experimental sections of this paper describe the riveted and adhesive joints of the laminate substrates, and have led to several important conclusions in analysis of force and failure for two joint formations.

PL

Celem artykułu było przeprowadzenie analizy porównawczej wytrzymałości połączeń nitowanych i klejowych kompozytów polimerowych wzmocnionych włóknem ciągłym stosowanych w elementach konstrukcji lotniczych.

3

Fracture of laminated woven GFRP composite pressure vessels under combined low-velocity impact and internal pressure

Sharifi S., Gohari S., Sharifiteshnizi M., Alebrahim R., Burvill C., Yahya Y., Vrcelj Z.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 18, no. 4

1715--1728

EN

Dome curvatures of pressure vessels often sustain highest level of stresses when subjected to various loading conditions. This research is aimed at investigating the effect of dome geometrical shape (hemispherical, torispherical, and ellipsoidal domes) on mechanical deformation and crack length of laminated woven reinforced polymer (GRP) composite pressure vessels under low-velocity impact (LVI) (case one) or combination of LVI and internal pressure (case two). The study is based on finite element (FE) simulations with laboratory-based experimental validation studies. It was observed that the maximum vertical displacements () and crack length along the diameter of deformation (a) are both of lower magnitude in case one. Damage intensity and fracture differ for different combinations of loading. Only matrix breakage and debonding occurs in case one and fiber breakage occurs in case two. The dome geometric shapes used in this study were found to be invariant to both damage intensity and failure modes. Irrespective of the type of load applied, the magnitude of and crack length correlate with dome geometric shape as the maximum and the minimum occur in torispherical and hemispherical domes, respectively. The maximum and the minimum crack lengths also take place in torispherical and hemispherical domes, respectively.

4

Modelling, simulation and validation of bending test of box segment formed as two composite shells glued together

Klasztorny M., Nycz D., Cedrowski M.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 2

88--94

EN

The present experimental and numerical research is focused on a box composite beam, so-called a validation segment, consisting of two vinylester/glass shells glued together. The top shell has a hat cross-section, whereas the bottom one is flat. The shells are glued together at two horizontal contact strips. The validation segment reflects the central part of the cross- and longitudinal-section of a box composite superstructure of a footbridge designed by the authors. The dimensions of the cross-section and the number of fabric layers in the validation segment are decreased twice in comparison with the footbridge superstructure. Moreover, the composite beam was rotated by 180° in relation to the footbridge. The validation segment is 2.35 m long, and the cross-section overall dimensions are 0.60 m × 0.26 m (width×height). The laminate components, glue and manufacturing technology of the validation segment are the same as for the composite footbridge. The study develops a methodology for numerical modelling and simulation by the Finite Element Method of box composite girders formed as two composite shells glued together. The methodology is developed in reference to the validation segment which is subjected to the 3-point bending test with shear. Experimental validation of the modelling and simulation was carried out for the basic case of new laminates at 20°C. FE computer code MSC.Marc 2010 was used for the numerical modelling and simulation.

PL

Przedmiotem badań eksperymentalnych i numerycznych jest belka kompozytowa o przekroju skrzynkowym, zwana segmentem walidacyjnym, składająca się z dwóch sklejonych ze sobą powłok kompozytowych winyloestrowo-szklanych. Powłoka górna ma przekrój kapeluszowy, a powłoka dolna jest płaska. Powłoki są sklejone ze sobą na dwóch poziomych pasach kontaktu. Segment walidacyjny odwzorowuje środkową część przekroju poprzecznego i podłużnego konstrukcji nośnej kompozytowej skrzynkowej kładki dla pieszych zaprojektowanej przez autorów. Wymiary przekroju poprzecznego oraz liczba warstw tkanin w laminatach segmentu walidacyjnego są dwukrotnie mniejsze w porównaniu z konstrukcją nośną kładki. Ponadto, segment belkowy obrócono o 180° w porównaniu z kładką. Długość segmentu wynosi 2,35 m, a wymiary gabarytowe przekroju poprzecznego są równe 0,60 m × 0,26 m (szerokość × wysokość). Komponenty laminatów, klej oraz technologia wytwarzania segmentu walidacyjnego są takie same jak w przypadku kładki kompozytowej. Opracowano metodykę modelowania numerycznego i symulacji z wykorzystaniem metody elementów skończonych belek kompozytowych w formie dwóch sklejonych ze sobą powłok kompozytowych. Metodyka została opracowana w odniesieniu do segmentu walidacyjnego poddanego trójpunktowemu zginaniu ze ścinaniem. Walidację eksperymentalną modelowania i symulacji przeprowadzono w podstawowym przypadku laminatów nowych w temperaturze 20°C. Do numerycznego modelowania i symulacji zastosowano kod elementów skończonych MSC.Marc 2010.