Estimation of failure initiation in laminated composites by means of nonlinear six-field shell theory and FEM

Estimation of failure initiation in laminated composites by means of nonlinear six-field shell theory and FEM. Seria monografie nr 170

rok wydania: 2018, wydanie pierwsze
ilość stron: 105
ISBN: 978-83-7348-738-3
oprawa: miękka

Opis

Niniejsza monografia dotyczy problemu inicjacji zniszczenia w laminatach kompozytowych o małej grubości całkowitej. W pracy przedstawiono znane techniki modelowania konstrukcji wykonanych z laminatów kompozytowych. Jednak do opisu zachowania analizowanych konstrukcji wybrano teorie powłokowe, gdyż są one wystarczająco dokładne na potrzeby odwzorowania globalnej pracy układu dla konstrukcji cienkich. W monografii wykorzystywana jest głównie nieliniowa 6-parametrowa teoria powłok, w której występują niesymetryczne miary odkształceń i naprężeń. W związku z tym jej główne cechy zostały zawarte w tekście.

Omówiono wybrane i powszechnie znane standardowe metody szacowania inicjacji zniszczenia w laminatach: Tsai-Hill, Tsai-Wu, Hashin i Puck, w których zakłada się symetrię tensora naprężeń i odkształceń. Jako, że dokładne opisy sposobów przewidywania pierwszego uszkodzenia laminatów dla teorii z niesymetrycznymi składowymi odkształceń i naprężeń nie zostały znalezione w literaturze, zaproponowano modyfikacje rozważanych kryteriów standardowych. Kryteria zmodyfikowane, które pozwalają na analizę uszkodzenia pierwszej warstwy laminatu (FPF) zostały zaimplementowane do niekomercyjnego kodu metody elementów skończonych (MES) CAM. Na koniec rozwiązano, przy pomocy MES, sześć numerycznych przykładów obliczeniowych, w celu sprawdzenia, czy występują różnice w oszacowaniach FPF według kryteriów standardowych i zmodyfikowanych.

Spis treści

LIST OF THE MOST IMPORTANT SYMBOLS AND NOTATIONS / 5

1. INTRODUCTION / 7
1.1. Research background and motivation / 8
1.2. Objective of the book and theoretical assumptions / 11
1.3. Analysistools / 12

2. MODELLING OF LAMINATED COMPOSITES / 13
2.1. Equivalent Single Layer models / 13
2.2. Layerwise theories / 15
2.3. Other 3D formulations and multiple models / 16

3. BASICS OF NONLINEAR 6-PARAMETER SHELL THEORY / 17
3.1. Main differences between 6p and 5p theories, motivation of 6p theory application / 18
3.2. Shell deformation and strain measures / 18
3.3. Constitutive relation / 21
3.3.1. Constitutive law of the layer / 22
3.3.2. Constitutive law of the laminate / 24
3.4. Recovery of the stress tensor in the shell plies / 26

4. FAILURE CRITERIA IN LAMINATED COMPOSITES / 28
4.1. Tsai-Hill criterion / 31
4.2. Tsai-Wu criterion / 35
4.3. Hashin criterion / 39
4.4. Puck criterion / 43
4.5. Comparison of the discussed failure criteria / 50

5. MODIFICATIONS OF FAILURE CRITERIA / 53
5.1. Modified Tsai-Hill criterion / 53
5.2. Modified Tsai-Wu criterion / 55
5.3. Modified Hashin criterion / 56
5.4. Modified Puck criterion / 58

6. NUMERICAL EXAMPLES / 59
6.1. Stress analysis of simply supported plate / 60
6.2. Pure shear test / 64
6.3. Cylindrical panels / 65
6.4. Flat rectangular panel subjected to compression / 71
6.5. Blade-stiffened, partially clamped panel / 74
6.6. Compressed U-shaped column / 80
6.7. U-shaped footbridge / 87

7. FINAL REMARKS / 92

APPENDIX – Derivation of Puck criterion / 94

REFERENCES / 98

Abstract in English / 105

Abstract in Polish / 105

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie