Повышение межслойной трещиностойкости полимерных тканевых композитов с помощью локального трехмерного армирования (фелтинга)

Повышение межслойной трещиностойкости полимерных тканевых композитов с помощью локального трехмерного армирования (фелтинга)

Автор: Форенталь Г.А., Сапожников С.Б.

Журнал: Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu

Рубрика: Механика

Статья в выпуске: 3 т.24, 2024 года.

Бесплатный доступ

Введение. Одна из причин нежелательных расслоений полимерных композитов с тканевым армированием - низкие трансверсально-сдвиговые характеристики. Известно, что армирование полимерных тканевых композитов в направлении Z уменьшает чувствительность к расслоению и повышает вязкость межслойного разрушения. В литературе предлагаются разные способы трехмерного армирования полимерных тканевых композитов. Однако они усложняют процесс изготовления конструкции. Проблему решает предложенный в данной статье способ трехмерного армирования - фелтинг. Это локальное армирование композита в направлении Z при минимальных производственных изменениях. Степень Z-армирования определяется плотностью фелтинга, т.е. количеством ударов иглы на 1 см2 тканевого пакета. Цель работы - оценить влияние фелтинга на межслойную трещиностойкость композитного материала.

Еще

Армирование полимерных тканевых композитов, трансверсально-сдвиговая прочность, межслойная трещиностойкость, межслоевая вязкость разрушения, фелтинговое локальное трехмерное армирование

Короткий адрес: https://sciup.org/142242432

IDR: 142242432   |   DOI: 10.23947/2687-1653-2024-24-3-215-226

Список литературы Повышение межслойной трещиностойкости полимерных тканевых композитов с помощью локального трехмерного армирования (фелтинга)

  • Callister WD Jr., Rethwisch DG. Materials Science and Engineering: An Introduction. 10th edn. Hoboken, NJ: Wiley; 2018. 992 p. URL: https://www.wiley.com/en-us/Materials+Science+and+Engineering%3A+An+Introduction%2C+10th+Edition-p-9781119405498 (accessed: 22.04.2024).
  • Wei Tan, Falzon BG, Chiu LNS, Price M. Predicting Low Velocity Impact Damage and Compression-After-Impact (CAI) Behaviour of Composite Laminates. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2015;71:212-226. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.01.025
  • Balasubramani Veerappan, S Rajendra Boopathy. Prediction of Residual Tensile Strength of Laminated Composite Plates after Low Velocity Impact. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2014;9(3):320-325.
  • Abrate S. Impact on Composite Structures. Cambridge: Cambridge University Press; 2009. 289 p. https://doi.org/10.1017/CB09780511574504
  • Liyong Tong, Mouritz AP, Bannister MK. 3D Fibre Reinforced Polymer Composites. Amsterdam: Elsevier Science; 2002. 254 p. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-043938-9.X5012-1
  • Jinlian Hu. 3-D Fibrous Assemblies: Properties, Applications and Modeling of Three-Dimensional Textile Structures. Sawston, Cambridge: Woodhead Publishing; 2008. 280 p.
  • Chen Xiaoming, Zhao Yufen, Zhang Chunyan, Wang Xiaoxu, Chen Li. Robot Needle-Punching for Manufacturing Composite Performs. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 2018;50:132-139. https://doi.org/10.1016/ j.rcim.2017.09.008
  • Forental GA, Kheruvimov AV, Nikonov AV, Sapozhnikov SB. Stack Fabric Felting to Get PCM Gllc Improvement and LVI Tolerance. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021;1024(1):012001. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1024/1/012001
  • Sham MS, Venkatesha CS, Jayaraju T. Experimental Methods of Determining Fracture Toughness of Fiber Reinforced Polymer Composites under Various Loading Conditions. Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering. 2011;10(13):1263-1275. http://doi.org/10.4236/jmmce.2011.1013099
  • Pinho S, Robinson P, Iannucci L. Developing a Four Point Bend Specimen to Measure the Mode I Intralaminar Fracture Toughness of Unidirectional Laminated Composites. Composites Science and Technology. 2009;69(7-8): 1303-1309. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2009.03.007
  • Issam Tawk, Jihad Rishmany, Nicolas Saba, Pablo Navarro, Jean-Francois Ferrero. Experimental Study of the Interlaminar Fracture of Composite Materials in Mode III by MSCB Test. Composite Structures. 2020;233:111548. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.111548
  • Hossein Saidpour, Mehdi Barikani, Multu Sezen. Mode-II Interlaminar Fracture Toughness of Carbon/Epoxy Laminates. Iranian Polymer Journal. 2003;12(5):389-400.
  • Sham Prasad MS, Venkatesha CS, Jayaraju T. Experimental Methods of Determining Fracture Toughness of Fiber Reinforced Polymer Composites under Various Loading Conditions. Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering. 2011;10(13): 1263-1275. http://doi.org/10.4236/jmmce.2011.1013099
  • Ying Zeng, Hong-Yuan Liu, Yiu-Wing Mai, Xu-Sheng Du. Improving Interlaminar Fracture Toughness of Carbon Fibre/Epoxy Laminates by Incorporation of Nano-Particles. Composites Part B: Engineering. 2012;43(1):90-94. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2011.04.036
  • Kadhum A, Muslim ZR, Jaffer HI. Interlaminar Fracture of Micro and Nano Composites Special. Acta Physica Polonica: Series A. 2019;135(5): 1126-1128. http://doi.org/10.12693/APhysPolA.135.1126
  • Форенталь Г.А., Сапожников С.Б. Перспективы технологии фелтинга для локального трехмерного армирования полимерных тканевых композитов. Композиты и наноструктуры. 2022;14(4):233-245. https://doi.org/10.36236/1999-7590-2022-14-4-233-245233 Forental GA, Sapozhnikov SB. Prospects of Felting Technology for Local 3D-Reinforcement of Polymer Fabric Composites. Composites andNanostructures. 2022;14(56):233-245. https://doi.org/36.10236/1999-7590-2022-14-4-233-245233
  • Maimi P, Gonzalez EV, Gascons N, Ripoll L. Size Effect Law and Critical Distance Theories to Predict the S Nominal Strength of Quasibrittle Structures. Applied Mechanics Reviews. 2013;65(2):020803. * https://doi.org/10.1115/L4024163 I
  • Hoang Thai Nguyen, A Abdullah Donmez, Zdenek P Bazant. Structural Strength Scaling Law for Fracture of Plastic-Hardening Metals and Testing of Fracture Properties. Extreme Mechanics Letters. 2021;43(1):101141. https://doi.org/10.1016/j.eml.2020.101141
  • Taylor D. The Theory of Critical Distances: A New Perspective in Fracture Mechanics. Amsterdam: Elsevier Science; 2007. 306 p. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-044478-9.X5000-5
  • Mahmoodi MJ, Khamehchi M. Finite Element Analysis of Free Corner Effects in Composite Laminates Based on a Global-Local Model. Archive of Applied Mechanics. 2023;93(12):4327-4350. http://doi.org/10.1007/s00419-023-02494-1
  • Jaehong Lee, Zafer Gurdal, O Hayden Griffin Jr. Layer-Wise Approach for the Bifurcation Problem in Laminated Composites with Delaminations. AIAA Journal. 1993;31(2):331-338. https://doi.org/10.2514/3.11672
  • Сапожников С.Б. Разрушение тканевых композитов с концентраторами напряжений: учет неупругого деформирования в численном моделировании. Композиты и наноструктуры. 2020;2(46):31-39. https://doi.org/10.36236/1999-7590-2020-12-2-31-39 Sapozhnikov SB. Failure of Fabric Reinforced Composite with Concentrators: Implementation of Inelastic Deformation in Numerical Simulation. Composites and Nanostructures. 2020;12(45):31-39. https://doi.org/10.36236/ 1999-7590-2020-12-2-31-39
  • Barbero EJ. Introduction to Composite Materials Design, 2nd ed. Boca Raton: CRC Press; 2011. 562 p. https://doi.org/10.1201/9781439894132
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp