DSpace
Зареєструватися
українська русский English polski français
Deutsch español italiano svenska
中文 Ελληνικά norsk
日本語 magyar
čeština
   

ELARTU — Інституційний репозитарій ТНТУ імені Івана Пулюя >
Вісник ТНТУ >
2016 >
Вісник ТНТУ, 2016, № 3 (83) >

Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/123456789/18460

Назва: Чисельна реалізація ймовірнісної моделі композиційного матеріалу з урахуванням еволюції пошкодження при високих швидкостях удару
Інші назви: Numerical realization of probabilistic model of composite material taking into account the damage evolution at high impact velocities
Автори: Астанін, В'ячеслав Валентинович
Щегель, Ганна Олексіївна
Astanin, Vyacheslav
Shchegel, Ganna
Приналежність: Національний авіаційний університет, Київ, Україна
National Aviation University, Kyiv, Ukraine
Бібліографічний опис: Астанін В. В. Чисельна реалізація ймовірнісної моделі композиційного матеріалу з урахуванням еволюції пошкодження при високих швидкостях удару / В'ячеслав Валентинович Астанін, Ганна Олексіївна Щегель // Вісник ТНТУ, — Т. : ТНТУ, 2016 — Том 83. — № 3. — С. 16-27. — (Механіка та матеріалознавство).
Bibliographic description: Astanin V., Shchegel G. (2016) Chyselna realizatsiia ymovirnisnoi modeli kompozytsiinoho materialu z urakhuvanniam evoliutsii poshkodzhennia pry vysokykh shvydkostiakh udaru [Numerical realization of probabilistic model of composite material taking into account the damage evolution at high impact velocities]. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 83, no 3, pp. 16-27 [in Ukrainian].
Є частиною видання: Вісник Тернопільського національного технічного університету
Scientific Journal of the Ternopil National Technical University
Журнал/збірник: Вісник Тернопільського національного технічного університету
Випуск/№ : 3
Том: 83
Дата публікації: 27-жов-2016
Дата подання: 19-тра-2016
Видавець: ТНТУ
TNTU
Район розташування: Україна, Тернопіль
Ukraine, Ternopil
УДК: 629.02
620.19(043.2)
Ключові слова: волоконнозміцнені композити
еволюція пошкодження
ймовірнісне моделювання
високошвидкісний удар
швидкість деформації
fiber-reinforced composites
damage evolution
probabilistic modeling
high-velocity impact
strain rate
Кількість сторінок: 12
Діапазон сторінок: 16-27
Початкова сторінка: 16
Кінцева сторінка: 27
Короткий огляд (реферат): Методом скінченних елементів із застосуванням ймовірнісної моделі проведено чисельний розрахунок на міцність пластин багатокомпонентного волоконнозміцненого композиційного матеріалу при ударі в діапазоні швидкостей зіткнення від 20 до 1500 м/с. Проаналізовано особливості динаміки енергопоглинання і розмірів пошкодження пластини залежно від швидкості удару з урахуванням фізичних процесів пошкодження, які їх визначають. Проведено порівняння результатів чисельного розрахунку з експериментальними даними з дослідження пошкодження композиційних пластин після удару.
A numerical simulation of strength of plates of a fiber-reinforced multicomponent composite material under impact with collision velocities ranging from 20 to 1500 m/s was made using the probabilistic model within the framework of the finite element method. Peculiarities of the process of energy absorption and plate damage dimensions depending on the impact velocity are analyzed from the point of view of key physical damage processes. A comparison of numerical results and experimental data on research of damage of composite plates after impact was carried out.
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): http://elartu.tntu.edu.ua/handle/123456789/18460
ISSN: 1727-7108
Власник авторського права: © Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2016
References: 1. Flesher, N.D. A dynamic crash model for energy absorption in braided composite materials. Part II. Implementation and verification [Text] / N.D. Flesher, F.K. Chang, N.R. Janapala, J.M. Starbuck // J. Compos. Mater. – 2011. – Vol. 45. – № 8. – P. 867 – 882.
2. Ochola, R.O. Mechanical behavior of glass and carbon fibre reinforced composites at varying strain rates [Text] / R.O. Ochola, K. Marcus, G.N. Nurick, T. Franz // Compos. Struct. – 2004. – № 63. – P. 455 – 467.
3. Rao, P.M. Degradation model based on Tsai-Hill factors to model the progressive failure of fiber metal laminates [Text] / P.M. Rao, V.V. Rao // J. Compos. Mater. – 2011. – Vol. 45. – № 17. – P. 1783 – 1792.
4. Hufenbach, W. Experimental determination of the strain rate dependent out-of-plane shear properties of textile-reinforced composites [Text] / W. Hufenbach, A. Langkamp, A. Hornig, C. Ebert // ICCM-17: 17th Int. Conf. on Composite Materials, 27 – 31 July 2009, Edinburgh, UK: Conf. Proc. – 2009. – P. 1 – 9.
5. Sun, B. Transverse impact damage and energy absorption of 3-D multi-structured knitted composite [Text] / B. Sun, D. Hu, B. Gu // Compos.: Part B. – 2009. – № 40. – P. 572 – 583.
6. Aktay, L. Improved simulation techniques for modelling impact and crash behaviour of composite structures [Text] / L. Aktay // Diss. Dr.-Ing. – Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen der Universität Stuttgart. – 2010. – 113 p.
7. Aljibori, H.S. A comparative analysis of experimental and numerical investigations of composite tubes under axial and lateral loading [Text] / H.S. Aljibori, H.F. Al-Qrimli, R. Ramli, E. Mahdi, F. Tarlochan, W. Chong // Austr. J. Basic and Appl. Sci. – 2010. – № 4(8). – P. 3077 – 3085.
8. Computational Modeling and Impact Analysis of Textile Composite Structures [Text] / Diss. Dr. Ph. Aerospace Eng. – Virginia Polytechnic Institute and State University. – 2006. – 67 p.
9. Kawai, M. Inelastic behaviour and strength of fibre metal hybrid composite: Glare [Text] / M. Kawai, M. Morishita, S. Tomura, K. Takumida // Int. J. Mech. Sci. – 1998. – № 40 (2-3). – P. 183 – 190.
10. Kretsis, G. Flexural behaviour of multi-directional glass/carbon hybrid laminates [Text] / G. Kretsis, F.L. Matthews, G.A. Davies, J. Morton // Composite Structures 5 / I.H. Marshall, ed. – Springer Netherlands, 1989. – P. 795 – 807.
11. Рассказов, А.О. Теория и расчет слоистых ортотропных пластин и оболочек [Текст] / А.О. Рассказов, И.И. Соколовская, Н.А. Шульга. – К.: Вища школа, 1986. – 191 с.
12. Chaphalkar, P. Classical laminate theory model for twill weave fabric composites [Text] / P. Chaphalkar, A.D. Kelkar // Compos. Part A: Appl. Sci. Manufact. – 2001. – Vol. 32. – № 9. – P. 1281 – 1289.
13. Zhang, Y.X. Recent developments in finite element analysis for laminated composite plates [Text] / Y.X. Zhang, C.H. Yang // Compos. Struct. – 2009. – № 88. – P. 147 – 157.
14. Whitney, J.M. Structural analysis of anisotropic plates [Text] / J. M. Whitney. – Lancaster: Techn. Publ. Comp., 1987. – 356 p.
15. Altenbach, H. Einführung in die Mechanik der Laminat- und Sandwichtragwerke [Text] / H. Altenbach, J. Altenbach, R. Rikards. – Stuttgart: Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 1996. – 410 p.
16. Böhm, R. Bruchmodebezogene Beschreibung des Degradationsverhaltens textilverstarkter Verbundwerkstoffe [Text] / R. Böhm // Diss. akad. Grad. Dr.-Ing. – Technische Universitat Dresden. – 2008. – 123 p.
17. Kachanov, L.M. Introduction to continuum damage mechanics [Text] / L.M. Kachanov. – Dordrecht: Martinus Nijhoff, 1986. – 135 p.
18. Работнов, Ю.Н. Введение в механику разрушения [Текст] / Ю.Н. Работнов. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. – 80 с.
19. Качанов, Л.М. О времени разрушения в условиях ползучести [Текст] / Л.М. Качанов // Изв. АН СССР. ОТН. – 1958. – № 8. – С. 26 – 31.
20. Gude, M. Characterisation and simulation of the strain rate dependent material behaviour of novel 3D textile reinforced composites [Text] / M. Gude, C. Ebert, A. Langkamp, W. Hufenbach // ECCM-13: European Conf. on Composite Materials, 2 – 5 June 2008, Stockholm, Sweden: Conf. Proc. – 2008. – P. 1 – 15.
21. Fanteria, D. A non-linear shear damage model to reproduce permanent indentation caused by impacts in composite laminates [Text] / D. Fanteria, G. Longo, E. Panettieri // Composite Struct. – 2014. – № 111. – P. 111 – 121.
22. Laws, N. Stiffness changes in unidirectional composites caused by crack systems [Text] / N. Laws, GJ. Dvorak, M. Hejazi // Mech. Mater. – 1983. – Vol. 2. – P. 123 – 137.
23. Ogihara, S. Damage mechanics analysis of transverse cracking behavior in composite laminates [Text] / S. Ogihara, A. Kobayashi, N. Takeda, S. Kobayashi // Int. J. Damage Mech. – 2000. – Vol. 9. – № 2. – P. 113 – 129.
24. Becz, S. Analysis of barely visible impact damage for aerospace structures [Text] / S. Becz, J. Hurtado, I. Lapczyk // ICCM-16: 16th Int. Conf. on Composite Materials, 8 – 13 July 2007, Kyoto, Japan: Conf. Proc. – 2007. – P. 1 – 8.
25. Simulia. Damage and failure for fiber-reinforced composites [Text] / Simulia // Abaqus Analysis. User Documentation. / Providence: Dassault Systems, 2007. – P. 1.1 – 3.8.
26. Astanin, V. Probabilistic modeling of physical damage processes of fiber-reinforced composite plates under dynamic loading [Text] / V. Astanin, G. Shchegel // Вісник ТНТУ – Тернопіль: ТНТУ. – (Механіка та матеріалознавство). – 2016. – № 2 (82). – P. 7 – 22.
27. Astanin, V.V. Impact deformation and fracture of hybrid composite materials [Text] / V.V. Astanin, А.А. Shchegel // Strength of Materials. – 2011. – Vol. 43. – № 6. – P. 615 – 627.
28. Щегель, Г.О. Деформування та руйнування пластин із композиційних матеріалів при ударному навантаженні [Текст] / Г.О. Щегель: автореф. дис. … канд. техн. наук: 01.02.04. – 2013. – 20 с.
29. Simulia Abaqus Analysis. User Documentation [Text] / Simulia. – Providence: Dassault Systems, 2007. – 651 p.
30. Simulia Abaqus User Subroutines Reference Manual [Text] / Simulia. – Providence: Dassault Systems, 2012. – 591 p
31. Hufenbach, W. Characterisation of strain-rate dependent material properties of textile-reinforced thermoplastics for crash and impact analysis [Text] / W. Hufenbach, A. Langkamp, M. Gude, C. Ebert, A. Hornig, S. Nitschke, R. Boehm // Procedia Mater. Sci. – 2013. – № 2. – P. 204 – 211.
32. Böhm, R. A phenomenologically based damage model for textile composites with crimped reinforcement [Text] / R. Böhm, M. Gude, W. Hufenbach // Compos. Sci. Technol. – 2010. – Vol. 70. – P. 81 – 87.
33. Бахтина, Е.В. Выбор аналитических методик для определения механических характеристик однонаправленных композиционных материалов на основе стекловолокон [Текст] / Е.В. Бахтина // Пробл. прочн. – 2014. – № 1. – C. 80 – 88.
34. Maier, C. Polypropylene: the definitive user's guide and databook [Text] / C. Maier, T. Calafut, W. Andrew. – Salt Lake City: Elsevier, 1998. – 432 p.
35. Shyr, T.W. Impact resistance and damage characteristics of composite laminates [Text] / T.W. Shyr, Y.H. Pan // Compos. Struct. – 2003. – Vol. 62. – P. 193 – 203.
36. Richardson, M. Review of low velocity impact properties of composite materials [Text] / M. Richardson, M. Wisheart // Composites Part A. – 1996. – Vol. 27A. – P. 1123 – 1132.
37. Кучер, М.К. Оцінка мікромеханічних моделей прогнозування ефективних констант пружності волокнистих композитів [Текст] / М.К. Кучер, М.М. Заразовський // Вісник НТУУ «КПІ». Машинобуд. – 2010. – № 58. – С. 24 – 29.
38. Кучер, М.К. Оцінка міцності шаруватих пластиків із врахуванням деградації механічних характеристик шарів в процесі деформування [Текст] / М.К. Кучер, М.М. Заразовський // Вісник НТУУ «КПІ». Машинобуд. – 2009. – № 57. – С. 174 – 179.
39. Ulbricht, V. Modelling of the effective material behavior of textile reinforced composites [Text] / V. Ulbricht, M. Kästner, T. Lichtneckert, J. Brummund, K.-H. Modler, W. Hufenbach, R. Böhm, C. Ebert, B. Grüber, A. Langkamp // J. Plast. Technol. – 2008. – Vol. 4. – P. 1 – 30.
40. Kästner, M. Homogenization of fibre composites using X-FEM [Text] / M. Kästner, V. Ulbricht // Proc. Appl. Math. Mech. – 2006. – Vol. 6. – № 1. – P. 489 – 490.
41. Kästner, M. Computation of the effective nonlinear material behaviour of composites using X-FEM – Analysis of the matrix material behaviour [Text] / M. Kästner, M. Obst, K. Thielsch, J. Brummund, V. Ulbricht // Proc. Appl. Math. Mech. – 2008. – Vol. 8. – № 1. – P. 429 – 430.
42. Пискунов, В.Г. Развитие теории слоистых пластин и оболочек [Текст] / В.Г. Пискунов, А.О. Рас-сказов // Прикл. механика. – 2002. – Т. 38. – № 2. – С. 22 – 57.
43. Reddy, J.N. A generalization of two-dimensional theories of laminated composite plates [Text] / J.N. Reddy // Commun. Appl. Numer. Methods. – 1987. – Vol. 3. – P. 173 – 180.
44. Reddy, J.N. Energy principles and variational methods in applied mechanics [Text] / J.N. Reddy. – N.Y.: John Wiley & Sons, 2002. – 608 p.
45. Уточненная динамическая теория многослойных оболочек и пластин. Сообщение 1. Исходные гипотезы и соотношения модели [Текст] / В.Е. Вериженко, В.Г. Пискунов, В.К. Присяжнюк, П.Я. Табаков // Пробл. прочности. – 1996. – № 5. – С. 91.
46. Noor, A.K. Computational models for sandwich panels and shells [Text] / A.K. Noor, W.S. Burton, C.W. Bert // Appl. Mech. Rev. – 1996. – Vol. 49. – № 3. – P. 155 – 199.
47. Shivakumar, K.N. Prediction of impact force and duration due to low-velocity impact on circular composite laminates [Text] / K.N. Shivakumar, W. Elber, W. Illg // J. Appl. Mech. – 1985. – Vol. 52. – P. 674 – 680.
48. Silvaa, M. Numerical simulation of ballistic impact on composite laminates [Text] / M. Silvaa, C. Cismasiu, C. Chiorean // Int. J. Impact Eng. – 2005. – Vol. 31. – P. 289 – 306.
49. Reddy, J.N. Theories and computational models for composite laminates [Text] / J.N. Reddy, J.D. Robbins // Appl. Mech. Rev. – 1994. – Vol. 47. – № 6. – P. 147 – 169.
50. Reddy, J.N. Mechanics of laminated composite plates and shells: theory and analysis [Text] / J.N. Reddy. – Boca Raton, Florida, USA: CRC PressINC, 2004. – 2s ed. – 831 p.
51. Tita, V. Failure analysis of low velocity impact on thin composite laminates: experimental and numerical approaches [Text] / V. Tita, J. Carvalho, D.Vandepitte // Composite Structures. – 2008. – № 83. – P. 413 – 428.
52. Программа численного расчета динамического напряженно-деформированного состояния и прочности полых многослойных анизотропных цилиндров и сфер: Сообщение 2. Сравнение численных результатов с экспериментальными и теоретическими для цилиндров [Текст] / П.П. Лепихин, В.А. Ромащенко, О.С. Бейнер, В.Н. Сторожук, Е.В. Бахтина // Проблемы прочности. – 2015. – № 3. – C. 39 – 50.
53. Разрушение деформируемых сред при импульсных нагрузках [Текст] / Б.Л. Глушак, С.А. Новиков, А.И. Рузанов, А.И. Садырин. – Нижний Новгород: Нижегородский ун-т, 1992. – 192 с.
54. Wilkins, M.L. Computer simulation of dynamic phenomena [Text] / M.L. Wilkins. – B.: Springer-Verlag, 1999. – 246 p.
55. Yang, S.H. Indentation law for composite laminates [Text] / S.H. Yang, C.T. Sun // ASTM STP. – 1982. – Vol. 787. – P. 425 – 449.
56. Hashin, Z. Failure criteria for unidirectional fiber composites [Text] / Z. Hashin // J. Appl. Mech. – 1980. – Vol. 47. – P. 329 – 334.
57. Hufenbach, W. Theoretical and experimental investigation of anisotropic damage in textile-reinforced composite structures [Text] / W. Hufenbach, R. Böhm, L. Kroll, A. Langkamp // Mech. Compos. Mater. – 2004. – Vol. 40. – № 6. – P. 519 – 532.
58. Wood, P. Validating performance of automotive materials at high strain rate for improved crash design [Text] / P. Wood, C. Schley, S. Kenny, T. Dutton // Proc. of the 9th Int. LS-DYNA Users Conf.: LS-DYNA, 4 – 6 June 2006, Deaborn, MI: Conf. Proc. – 2006. – Vol. 4. – P. 1621 – 1630.
59. Wood, P. Progress in high rate tensile testing towards 1000 s-1 on a servo-hydraulic machine [Text] / P. Wood, C. Schley, M. Williams, R. Beaumont, A. Pearce // Dynamic behaviour of materials in memory of Professor J.R. Klepaczko, Ile du Saulcy: DYMAT, 13 – 15 May, Metz, France: Conf. Proc. – 2009. – Vol. 1. – P. 1 – 7.
Розташовується у зібраннях:Вісник ТНТУ, 2016, № 3 (83)

Файли цього матеріалу:

Файл Опис РозмірФормат
TNTUSJ_2016v83n3_Astanin_V-Numerical_realization_of_16-27__COVER.jpg166,85 kBJPEGЕскіз
Переглянути/Відкрити
TNTUSJ_2016v83n3_Astanin_V-Numerical_realization_of_16-27.djvu561,15 kBDjVuПереглянути/Відкрити
TNTUSJ_2016v83n3_Astanin_V-Numerical_realization_of_16-27.pdf4,9 MBAdobe PDFПереглянути/Відкрити

Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.

 

Програмне забезпечення DSpace Авторські права © 2002-2005 Массачусетський технологічний інститут та Х’юлет Пакард 
Зворотний зв’язок
Якщо Ви знайшли помилку, або інформація на сайті неточна — натисніть „Ctrl+Enter“ та виправте неточність. Дякуємо! Система Orphus