Finite Element Modelling of Failure Processes in Fiber Reinforced Composites  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
37324
Type K
Principal investigator Uj, József
Title in Hungarian Szálerősített kompozitok tönkremeneteli folyamatainak végeselemes modellezése
Title in English Finite Element Modelling of Failure Processes in Fiber Reinforced Composites
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Műszaki Mechanikai Tanszék (Budapest University of Technology and Economics)
Participants Pomázi, Lajos
Szekrényes, András
Thamm, Frigyes
Starting date 2002-01-01
Closing date 2005-12-31
Funding (in million HUF) 4.720
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
A kutatás a szálerősített polimer mátrixú kompozitokban végbemenő törési és károsodási folyamatokat vizsgálta, különös tekintettel a végeselemes modellek alkalmazására. Az elméleti, a numerikus és a kísérleti módszerek a rétegszétválás, a repedés-terjedés jelenségeit, a repedés megindulását okozó kritikus erőt, a törési szívósság számítását valamint a száláthidalás szerepének tisztázását célozták. A repedésterjedés I-es és kevert I/II módját vizsgáltuk. A repedésterjedés leírására új analitikus modelleket fejlesztettünk ki az elméleti vizsgálatok során. Ezek az Euler- és a Timoshenko-féle rúdelméletre épülnek, továbbá a Winkler-, valamint a Pasternak-féle ágyazási modelleket alkalmazzák. Az analitikus modellek jóságának igazolására különféle alakú próbatestekkel végeztünk kísérleteket. Ezekben mátrix anyagként poliésztert és epoxi gyantát használtunk, míg az erősítő anyag üvegszál és karbonszál volt. A kevert I/II módú repedésterjedés vizsgálatára egy újszerű próbatest típust, az úgynevezett over-leg bending (OLB) próbatestet fejlesztettünk ki. Az egyirányú szálakkal erősített polimer kompozitokban a repedések terjedése közben megjelenő száláthidalások hatásának modellezésére szintén kidolgoztunk egy újfajta módszert.
Results in English
This research was directed to the investigation of failure and damage processes in fibre reinforced polymer composites with special attentions for using finite element models. The theoretical, numerical and experimental methods were focused on the phenomena of de-lamination, of crack propagation, of critical force to crack opening, of determining the fracture toughness, of the role of fibre bridging in the crack opening process. Fracture mode I and mixed mode I/II were studied during crack opening. The theoretical investigations resulted new analytical models to represent the crack propagation. These models are based on Euler and Timoshenko beam theories and apply Winkler and Pasternak foundation models. To verify the analytical models, various form of specimens were applied in the experimental works. Polyester and epoxy resins were applied as matrix material, while glass fibres and carbon fibres were the reinforcing materials. A novel type of specimens, so called over-leg bending (OLB) specimen was developed to study the mixed-mode I/II crack opening behaviour. A novel method was also developed to study the fibre bridging phenomenon during crack propagation in UD fibre reinforced polymer composites.
Full text http://real.mtak.hu/164/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Szekrényes A., Uj J.: Modified single-leg bending test for mixed mode I/II interlaminar fracture in composites., 21st Int. Congr. Of Theoretical and Applied Mechanics, Sep 29-Oct 2 2004, Brijuni/Pula, Croatia. Abstract Book p 210., 2004
Szekrényes A., Uj J.: Rétegközi szilárdság vizsgálata ELS típusú üveg/poliészter próbatesteken, Műanyag és Gumi, 42, 5 (2005), pp 195-200, 2005
Szekrényes A.: Finite Element Analysis of a Layered Cylinder Using the Connection between the Macro- and Microstructure, Gépészet 2002 Konf., BME,május 30-31, Vol 2 269-273, 2002
Szekrényes A., Uj J.: Finite Element Modelling of the Damage and Failure in Fiber Reinforced Composites (Overview), Periodica Polytechnica Ser. Mech Engg. 46, 2, 139-158, 2002
Uj J.: A Finite Element Model of Delamination in Cross-Ply Laminates, Euro Conference on Numerical Methods and Computational Mechanics. Miskolc Jul 15-19, 2002
Szekrényes A.: Finite Element Investigation of the Interlaminar Crack Initiation in Composite Fracture Specimens, Euro Conference on Numerical Methods and Computational Mechanics. Miskolc Jul 15-19, 2002
Szekrényes A., Uj J.: Analysis of the Interlaminar Crack Initiation in Mixed-mode I+II Composite Fracture Specimens, Periodica Polytechnica Ser. Mech Engg. 47, 2, 103-118, 2003
Szekrényes A.: Beam and Finite Element Models for Fiber Bridgings in Unidirectional DCB Specimens, MicroCAD 2003 Konferencia, Section F. Miskolc, 2003. Mar 6-7, Proceedings, 31-36, 2003
Szekrényes A., Uj J.: Kevert módú törésmechanikai vizsgálatok az ESL és SLB típusú kompozit próbatestek felhasználásával., IX. Magyar Mechanikai Konferencia, Miskolc, 2003, Aug. 27-29, 2003
Szekrényes A.: Modelling of the Delamination and Fiber-bridging in Unidirectional Composite under Mode-I Loading Conditions, Journal on Composite Mechanics and Design, Moscow, 9, 2, 167-180, 2003
Szekrényes A., Uj J.: Application of Elastic Foundation Beams in Composite Fracture Mechanics. Analysis of the ELS Specimen, Proc. Of the Fourth Conf. On Mech. Engg, Gépészet 191-195, 2004
Uj J.: A Finite Element Model of Delamination in Cross-Ply Laminates, Journal of Computational and Applied Mechanics, 5, 1, 151-155, 2004
Szekrényes A., Uj J.: Beam and Finite Element Analysis of Quasi-unidirectional Composite SLB and ELS Specimens, Composites Science and Technology 64, 2393-2406, 2004
Szekrényes A.: Comparison of some data reduction schemes for composite delamination specimens, Periodica Polytechnica Ser. Mech Engg. 48, 2, 151-161, 2004
Szekrényes A., Uj J.: Advanced Beam Model for Fiber-bridging in Unidirectional Composite Double-cantilever Beam Specimens, ICTAM04, Warshawa, Aug 15-21, 2004 , p 290, 2004
Szekrényes A., Uj J.: Over-leg bending test for mixed-mode I/II interlaminar fracture in composite laminates, Int. Journal of Damage Mechanics, közlésre elfogadva, 2006
Szekrényes A., Uj J.: Mode-II Fracture Analysis in Unidirectional E-glass-Polyester Composite, Journal of Composite Materials, 39 (2005) pp 1747-1768, 2005
Szekrényes A., Uj J.: Approximate interlaminar fracture envilopes for unidirectional E-glass/polyester composite, Periodica Polytechnica, Ser. Mech. Eng. Vol. 49 /1, pp15-24, 2005
Szekrényes A., Uj J.: Application of the Winkler-Pasternak foundation in composite fracture mechanics - Analysis of the DCB and SCB specimens, Int. Journal of Mechanical Sciences, benyújtva, 2006
Szekrényes A., Uj J.: Energy release rates for delaminated composite specimens using linear beam theories, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, benyújtva, 2006
Szekrényes A., Uj J.: Fracture mechanical behavior of E-glass/polyester composite under mode-II and mixed mode I/II loading, 3rd International Conference on Composites in Construction, Lyon, France, July 11-13, 2005. Tome 2, pp. 677-684, 2005
Szekrényes A.: Delamination of Composite Specimens, BME, Ph.D. Értekezés, Bp. (angol nyelvű), 2005



Back »