Sufficient Conditions are proposed herein for analytically obtaining fully orthotropic (A16=A26=0, Bij=0, D16=D26=0) laminate stacking sequences together with a brief literature survey. A number of specially chosen anti-symmetric balanced stacking sequences are analytically studied, in which all coupling stiffnesses including B16 and B26 are identically zero. Those specially chosen anti-symmetric balanced stacking sequences are then arranged symmetrically with respect to the laminate mid-plane to obtain a number of symmetric stacking balanced stacking sequences of which the elastic stiffnesses are fully orthotropic.
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.
In recent days the more use of CFRP composite is in the airplane, automobile, and sport goods, etc., the more necessity of research on it in this engineering. In this research, the CFRP composite specimen are fabricated by 48 CFRP plies with 6 stacking sequences, and the specimens are drilled with 4 tools. The results are analyzed with consideration of cutting force, type of tools and fabrication condition. The specimens with each drilling conditions are also investigated with SEM. The optimal drilling conditions such as drill types and cutting force with respect to the fabricating condition are studied.
Ait Kaci Djafar;Zagane Mohammed El Sallah;Moulgada Abdelmadjid;Sahli Abderahmane
Structural Engineering and Mechanics
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제88권6호
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pp.609-623
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2023
The objective of this study is to investigate the distribution of von Mises stress, peeling stress, and shear stress in the adhesive layer used to bond two composite panels, considering various parameters using a three-dimensional finite element method. The stiffness of the materials and the effect of the stacking order on the amount of load transferred to the adhesive layer were examined to determine which type of laminate generates less stress at the bond line. The study analyzed six different stacking sequences, all with a common first layer in contact with the adhesive and a 0° orientation. Additionally, the impact of using hybrid composites on reducing bond line stress was investigated.
A study was performed to investigate the dynamic behaviors of fiber-reinforced composite materials subjected to transversely low-velocity impact. For this purpose, the simulation of modified beam finite element based on higher order beam theory for two(isotropic and anisotropic) materials is carried out according to the changes of material property, stacking sequence, geometric dimension and impact velocity of steel ball, etc. Main composite materials for simulation are composed of $[0^{\circ}/90^{\circ}/0^{\circ}/-90^{\circ}/0^{\circ}]_{2s}$, $[0^{\circ}/90^{\circ}/0^{\circ}/-90^{\circ}/0^{\circ}]_s$ and $[0^{\circ}/45^{\circ}/0^{\circ}/-45^{\circ}/0^{\circ}]_{2s}$, $[0^{\circ}/45^{\circ}/0^{\circ}/-45^{\circ}/0^{\circ}]_s$ stacking sequences. The effectiveness of this simulation for qualitative and quantitative evaluations in composite materials subjected to foreign object impact was established.
In this study, The Von Mises stresses in composite plate loaded in tension and repaired by a boron/epoxy scarf patch were analyzed using the finite element method. The performance of the repairs depends on several parameters: the dimensions and the intrinsic properties of the patch and the adhesive which are dependent on each other. Therefore, the method of experiment designs is used to determine the interaction effect of different parameters (patch folds), their optimum and the most influential parameter. The optimum of stacking sequences allows reducing stresses significantly, and thus permits designers to improve the quality of repairs.
본 연구에서는 IIHS기준 범퍼 충돌해석을 통하여, 구간 조합 복합 범퍼 빔의 특성 분석하였다. 충돌 시 범퍼 빔의 5개 영역에서 지배적인 하중 유형에 대한 정보를 얻기 위해 Al 범퍼 빔에 대한 IIHS 범퍼 충돌 해석이 진행되었다. 또한, 항공우주 분야에서 빈번히 사용되는 5가지 적층순서 중, 인장 및 압축하중에 가장 효과적인 적층순서가 복합재료 쿠폰 해석을 통해 결정되었다. 이와 더불어, 결정된 두가지 복합재료의 적층순서를 적용한 복합재료 빔에 대해 3점 굽힘 해석이 수행되었다. 마지막으로, IIHS 범퍼 충돌 해석을 진행하여 구간 조합으로 이루어진 복합재료 범퍼 빔을 다른 유형의 복합 범퍼 빔과 비교하였다. 제안된 구간조합 복합재료 범퍼 빔은 단일 적층순서로 이루어진 복합재료 범퍼 빔에 비해 우수한 충돌 특성을 나타내었다.
In this research, the influence of the laminate stacking sequence on thermal stress distribution in symmetric composite plates with a quasi-square cutout subjected to uniform heat flux is examined analytically using the complex variable technique. The analytical solution is obtained based on the thermo-elastic theory and the Lekhnitskii's method. Furthermore, by employing a suitable mapping function, the solution of symmetric laminates containing a circular cutout is extended to the quasi-square cutout. The effect of important parameters including the stacking sequence of laminates, the angular position, the bluntness, the aspect ratio of cutout, the flux angle and the composite material are examined on the thermal stress distribution. It is found out that the circular shape for cutout may not necessarily be the optimum geometry for all stacking sequences. The finite element analysis results are used to validate the analytical solution.
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.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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