CAREER: Impact Resistance and Structural Health Monitoring of Bistable Composite Structures

职业:双稳态复合结构的抗冲击性和结构健康监测

基本信息

  • 批准号:
    0642814
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-02-15 至 2013-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project advocates the design and use of composite bistable structures, a material-based mechanism which allows delayed and controlled energy absorption. Bistable structures are developed in order to have damage distributed over a large volume instead of one localized area, with resulting greatly improved crashworthiness. Composite bistable structures are particularly attractive because it is possible to tailor them in order to have the right trade-off of strength and elongation to failure. This allows the structure to behave in a fail-safe manner, without the brittleness that typically characterizes composites. Two-dimensional bistable composite structures with high impact resistance/weight will be investigated, manufactured, tested with a drop-weight tower, analyzed through the calculation of inelastic energy curves and impact performance maps, and modeled with finite elements using the commercial software ABAQUS. The first part of the proposed research uses therefore destructive testing as a key aspect of the design such structures. In the second part of the proposed research, structural health monitoring techniques will be carried out to identify impact damage in the bistable impact-resistant structures. Damage due to impact may be invisible in routine inspections of monolithic and sandwich composites, however it dramatically affects the strength of the structure, with possible catastrophic consequences. This issue has greatly influenced people's confidence in using composites, as well as damage assessment techniques of composite structures.Increasing composite use in large structures in aerospace and civil engineering, ship construction, and automotive industries has the risk that not clearly understood failure mechanisms and undetected damage will have catastrophic consequences. Improvement of energy absorption, crashworthiness and detection of impact damage would promote and enhance the use of composites in applications where high damage tolerance and energy absorption properties are needed, for example in the design of road vehicles, rail vehicles, air and spacecraft structures, ships and submarines, on- and off-shore installations and for constructions in earthquake-prone and hazard-prone areas. Female students and students from underrepresented groups will be actively recruited. A national student competition will be held on crashworthy composites, where college students will design crashworthy structures, and students from local middle schools will compete for the design of a section of the test-rig. This latest activity will be carried out through a) the Student Development and Recruitment Office of the College of Engineering, which has a consistent track-record of recruiting underrepresented students, and b) the UC Davis Engineering Joint Council, a consortium of student representatives from the Engineering-related organizations, which is active in outreach activities.
该项目主张复合双稳定结构的设计和使用,这是一种基于材料的机制,允许延迟和受控的能量吸收。开发了双态结构,以便在大容量上而不是一个局部区域分布损坏,从而大大改善了撞车道。 复合双轴结构特别有吸引力,因为可以对其进行定制,以便在强度和伸长率上的范围内正确权衡。这允许结构以故障的方式行为,而没有通常表征复合材料的脆性。 将研究,制造,制造,用降塔测试具有高影响力/重量的二维复合结构,通过计算非弹性能曲线和影响性能图进行分析,并使用商业软件Abaqus进行有限元素进行建模。因此,拟议的研究的第一部分将破坏性测试用作设计结构的关键方面。在拟议的研究的第二部分中,将进行结构性健康监测技术,以确定抗抗冲击力结构的影响损害。在对整体和三明治复合材料的常规检查中,由于撞击造成的损害可能是不可见的,但是它会极大地影响结构的强度,并可能带来灾难性的后果。这个问题极大地影响了人们对使用复合材料的信心,以及复合结构的损坏评估技术。在航空航天和土木工程,船舶建设和汽车行业的大型结构中进行复合用途,其风险尚未明确理解失败机制和未被发现的损害将产生灾难性的后果。 在需要高损伤和吸收特性的应用中,改善能量吸收,撞击和检测冲击损害的检测将促进并增强合成材料的使用,例如,在公路车辆,铁路车辆,空中和飞船结构,船舶和潜艇,在现场和偏僻的方面以及在Hazhard-prone和Hazhard-Prone中的建筑和造型。 来自代表性不足小组的女学生和学生将被积极招募。 全国学生的比赛将在碰撞的复合材料上举行,大学生将在那里设计碰撞的结构,而当地中学的学生将争夺测试仪的一部分的设计。这项最新活动将通过a)工程学院的学生发展和招聘办公室进行,该学院拥有招聘人数不足的学生的一致追踪记录,b)UC Davis工程联合委员会,UC Davis工程联合委员会,来自工程相关组织的学生代表联合会,该组织具有积极的活动。

项目成果

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