Impact damages induced by a low-velocity impact load on carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composite plates fabricated with various stacking sequences were studied experimentally. The impact responses of the CFRP composite plates were significantly affected by the laminate stacking sequences. Three types of specimens, specifically quasi-isotropic, unidirectional, and cross-ply, were tested by a constant impact carrying the same impact energy level. An impact load of 3.44 kg, corresponding to 23.62 J, was applied to the center of each plate supported at the boundaries. The unidirectional composite plate showed the worst impact resistance and broke completely into two parts; this was followed by the quasi-isotropic lay-up plate that was perforated by the impact. The cross-ply composite plate exhibited the best resistance to the low-velocity impact load; in this case, the impactor bounced back. Impact parameters such as the peak impact force and absorbed energy were evaluated and compared for the impact resistant characterization of the composites made by different stacking sequences.
This study investigates the bending stress, shear stress and deformation energy happening at the inner fiber structure when the bending moment is applied to he specimen with flat shape composed of carbon fiber. As CFRP is composed of innumerable fibers with multi-axes, the stress under bending condition can be effectively distributed. Theses stresses is shown to increase again at the starting point as this angle of $60^{\circ}$. Therefore, the condition at the stacking angle of $60^{\circ}$ is seen to become most adequate under the state where the bending stress happens. On the basis of this study result, the damage property by the bending at the plate due to stacking angle was examined through the analytic approach. it is thought that this study can be devoted to the safe design for damage prevention and durabilty improvement. Also, the esthetic sense can be shown as the designed factor of shape with flat plate is grafted onto the convergence technique.
This paper demonstrates the analyses of the interlaminar shear stress of laminated composite plates subjected to transversely impact. For this purpose, a plate finite element model based on the higher order shear deformation plate theory in conjunction with static contact laws is developed. Test materials were CFRP with cross-ply laminate $[O_4/{\theta}_4]_S$, $[90_4/{\theta}_4]_S$ stacking sequences and angle-ply laminate $[{\theta}_4/-{\theta}_4]_S$, $[{\theta}_4/-{\theta}_4]_S$ stacking deguences with $2^t{\times}40^w{\times}100^l(mm)$ dimension. As a result, stacking seguence and fiber orientation were found to have a significant effect on the interlaminar stresses in composite laminates.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.30
no.4
s.247
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pp.409-419
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2006
The actuating performance of plate-type unimorph piezoelectric composite actuators having various stacking sequences was evaluated by three dimensional finite element analysis on the basis of thermal analogy model. Thermal residual stress distribution at each layer in an asymmetrically laminated plate with PZT ceramic layer and thermally induced dome height were predicted using classical laminated plate theory. Thermal analogy model was applied to a bimorph cantilever beam and LIPCA-C2 actuator in order to confirm its validity. Finite element analysis considering thermal residual deformation showed that the bending behavior of piezoelectric composite actuator subjected to electric loads was significantly different according to the stacking sequence, thickness of constituent PZT ceramic and boundary conditions. In particular, the increase of thickness of PZT ceramic led to the increase of the bending stiffness of piezoelectric composite actuator but it did not always lead to the decrease of actuation distance according to the stacking sequences of piezoelectric composite actuator. Therefore, it is noted that the actuating performance of unimorph piezoelectric composite actuator is rather affected by bending stiffness than actuation distance.
This paper presents the dynamic stability study of laminated composite plates with different force combinations and aspect ratios. Optimum non-diverging stacking is obtained for certain loading combination and aspect ratio. In addition, the stability force is maximized for a definite operating frequency. A dynamic version of the principle of virtual work for laminated composites is used to obtain force-frequency relation. Since dynamic stiffness governs the divergence or flutter, an efficient optimization method is necessary for the response functional and the relevant constraints. In this way, a model based on the ant colony optimization (ACO) algorithm is proposed to search for the proper stacking. The ACO algorithm is used since it treats with large number of dynamic stability parameters. Governing equations are formulated using classic laminate theory (CLT) and von-Karman plate technique. Load-frequency relations are explicitly obtained for fundamental and secondary flutter modes of simply supported composite plate with arbitrary aspect ratio, stacking and boundary load, which are used in optimization process. Obtained results are compared with the finite element method results for validity and accuracy convince. Results revealed that the optimum stacking with stable dynamic response and maximum critical load is in angle-ply mode with almost near-unidirectional fiber orientations for fundamental flutter mode. In addition, short plates behave better than long plates in combined axial-shear load case regarding stable oscillation. The interaction of uniaxial and shear forces intensifies the instability in long plates than short ones which needs low-angle layup orientations to provide required dynamic stiffness. However, a combination of angle-ply and cross-ply stacking with a near-square aspect ratio is appropriate for the composite plate regarding secondary flutter mode.
Journal of the Korean Operations Research and Management Science Society
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v.28
no.4
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pp.31-37
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2003
This paper deals with a stowage plan for plates in a warehouse. This plan includes how to place each plate and how to sequence outgoing lots for picking. A group of plates in an outgoing lot should be loaded in the same outgoing pallet and between two elates in the same lot, no plate from other than the lot should be placed. Since the approach to the plates is only from above, when the plates in the different lots are placed mixed in a warehouse, we have to temporarily move many of plates in some other place to let a plate in the lot for which loading is under way go out. Our purpose is to minimize those temporary moves. We analyze the computational complexity of several problems arising in the stowage plan of a plate warehouse.
This article deals with the buckling behaviour of multilayered magneto-electro-elastic (MEE) plate subjected to uniaxial and biaxial compressive (in-plane) loads. The constitutive equations of MEE material are used to derive a finite element (FE) formulation involving the coupling between electric, magnetic and elastic fields. The displacement field corresponding to first order shear deformation theory (FSDT) has been employed. The in-plane stress distribution within the MEE plate existing due to the enacted force is considered to be equivalent to the applied in-plane compressive load in the pre-buckling range. The same stress distribution is used to derive the potential energy functional. The non-dimensional critical buckling load is accomplished from the solution of allied linear eigenvalue problem. Influence of stacking sequence, span to thickness ratio, aspect ratio, load factor and boundary condition on critical buckling load and their corresponding mode shape is investigated. In addition, static deflection of MEE plate under the sinusoidal and the uniformly distributed load has been studied for different stacking sequences and boundary conditions.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.10
no.4
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pp.75-83
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2010
Laminated composite plates have shown their superiority over metals in applications requiring high specific strength, high specific modulus, and so on. Therefore, they have used in various industry. However, they have poor resistance to impact compared to typical metal materials. So, many researchers have investigated about impact behavior of laminated composite plate. To investigate impact behavior of laminated composite plate, we have to calculate contact force between impactor and laminated composite plate at the first. Impactor's equation of motion, plate's equation of motion and correlations for indentation were solved to know the contact force at the same time. In this study, low velocity impact behavior of composite plate was investigated using the finite element program which is involved the classical Hertzian law, Sun's law and Sun & Yang's experimental law and Sun & Tan's experimental law considering the stacking method.
A design method is proposed to optimize the stacking sequence of laminated composite plates for desired vibration characteristics. The objective functions are the natural frequencies of the laminated plates, and three types of optimization problems are studied where the fundamental frequency and the difference of two adjacent frequencies are maximized, and the difference between the target and actual frequencies is minimized. The design variables are a set of discrete values of fiber orientation angles with prescribed increment in the layers of the plates. The four lamination parameters are used to describe the bending property of a symmetrically laminated plate, and are optimized by a gradient method in the first stage. A new technique is introduced in the second stage to convert from the optimum four lamination parameters into the stacking sequence that is composed of the optimum fiber orientation angles of all the layers. Plates are divided into sub-domains composed of the small number of layers and designed sequentially from outer domains. For each domain, the optimum angles are determined by minimizing the errors between the optimum lamination parameters obtained in the first step and the parameters for all possible discrete stacking sequence designs. It is shown in numerical examples that this design method can provide with accurate optimum solutions for the stacking sequence of vibrating composite plates with various boundary conditions.
Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology
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v.7
no.11
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pp.925-932
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2017
In this study, the analysis of plate under torsion was carried out according to stacking angle at the unidirectional carbon fiber reinforced plastic(UD CFRP) among composite materials. In case of UD CFRP, the material property due to stacking angle becomes different. Also, the stacking angles were designated to 15°, 30°, 45°, 60°, 75° and 90° at the study models. The notch hole was applied at the center part by supposing that rivet or hole was used. The analysis method was used by applying the experimental method at ISO 15310. Two jigs were fixed at the lower part and two jigs were descending at the upper part. As seen by the analysis result values at this study, the shear stress happening at the fracture part was seen with the lowest value in case of the stacking angle of 45°. It is known that the case of the stacking angle of 45°has the structural safety and durability higher than those of the other stacking angles when the torsion applies. It is thought that this result can be applied to the data of basis which can be devoted to the durability when the torsion is applied at CFRP plate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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