Mechanism of Compressive Strength Reduction due to Impact damage in Composite Laminate and Material Design

复合材料层合板冲击损伤导致抗压强度降低的机理及材料设计

基本信息

  • 批准号:
    06650765
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.34万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1994
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1994 至 1995
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

A research work is conducted under the title of "Mechanism of Compressive Strength Reduction due to Impact damage in Composite Laminate and Material Design". The present work is made of three parts, that is, Approximate theory, numerical simulation of fracture behavior by finite element method and experiment of the plate with multiple circular delaminations which is an ideal model of impact damage.In the Experiment, the buckling and postbuckling behaviors are studied and final failure of the specimen with multiple delaminations is caused by the delamination propagation in transverse direction to the load. It means that the inter-laminar toughness of the composite laminate is important for the CAI problem and a fracture mechanics approach should be conducted.The approximate analysis is conducted through the Rayleigh Ritz method. Through a parametric study done by this method with respect to the size, number and shape of the multiple delaminations, we obtained various interesting phenomena on the buckling strength reduction due to the impact damage. But postbuckling analysis is found to be necessary to explain the final failure behavior of the damaged plate. The finite element analysis conducted needed huge numerical efforts, because not only a three dimensional analysis is done but also a contact problem must be considered. The results explain well the buckling, post buckling and failure behaviors observed in the experiment.The buckling loads obtained through Rayleigh-Ritz agree well with those obtained through both experiment and finite element method. Considering its efficiency, the present method is useful to explain global phenomena.In order to solve the CAI (Compression After Impact) problem, the strength reduction must be studied relating the damage accumulation process during impact response.
研究工作的标题为“由于复合层压板和材料设计的影响损害,降低抗压强度的机制”。目前的工作是由三个部分组成的,即近似理论,通过有限元方法对断裂行为进行数值模拟,以及具有多个圆形分配的板的实验,这是撞击损害的理想模型。在实验,弯曲和弯曲研究行为,并通过多个分解的样品的最终失败是由横向向负载的横向传播传播引起的。这意味着复合层压板的层间韧性对于CAI问题很重要,应进行断裂力学方法。近似分析是通过Rayleigh Ritz方法进行的。通过该方法对多个分解的大小,数量和形状进行的参数研究,我们在屈曲强度降低因撞击损害时获得了各种有趣的现象。但是,发现后布分析对于解释受损板的最终故障行为是必要的。进行的有限元分析需要巨大的数值努力,因为不仅完成了三维分析,而且还必须考虑接触问题。结果很好地解释了实验中观察到的屈曲,屈曲后和失败行为。通过Rayleigh-Ritz获得的屈曲载荷与通过实验和有限元方法获得的屈曲载荷非常吻合。考虑到其效率,目前的方法对于解释全球现象很有用。在解决CAI(撞击后压缩)问题的顺序中,必须研究降低强度,以将撞击响应期间的损伤积累过程相关联。

项目成果

期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Hiroshi Suemasu: "Compressive Behavior of Rectangular Composite Laminates with Multiple Elliptical Delaminations" Proceedings of Japan-U.S.Conference on Composite Materials, Kyoto. 239-246 (1995)
Hiroshi Suemasu:“具有多个椭圆形分层的矩形复合材料层压板的压缩行为”日美复合材料会议论文集,京都。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
末益,小俣,間島,林: "多重層間で剥離したクロスプライ積層板の圧縮挙動と剥離クラックの不安定問題に関する有限要素解析" 日本航空宇宙学会誌. 43. 513-519 (1995)
Suemasu、Omata、Majima、Hayashi:“多层板间分层的交叉层合板的压缩行为和分层裂纹的不稳定问题的有限元分析”日本航空航天研究所学报 43. 513-519 (1995)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Hiroshi Suemasu: "Compressive Behavior of Rectangular Composite Laminates with Multiple Delaminations" Proceedings of Japan-U. S. Conference on Composite Materials, Kyoto. June. 239-246 (1995)
Hiroshi Suemasu:“具有多重分层的矩形复合材料层压板的压缩行为”日本-美国论文集。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Hiroshi Suemasu and Osamu Majima: "Multiple Delaminations and Their Sevirity in Circular Axisymmetric Plates Subjected to Transverse Loadings" Journal of Composite Materials. Vol.30, No.7 (in press).(1996)
Hiroshi Suemasu 和 Osamu Majima:“承受横向载荷的圆形轴对称板中的多重分层及其严重性”复合材料杂志。
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