MECHANICS AND ENGINEERING - Ka helu helu a me ka ʻikepili ʻikepili
Mechanics and Engineering — Helu helu a me ka Ikepili Ikepili 2019 Academic Conference, ʻApelila 19-21, 2019, Beijing
ʻApelila 19-21, 2019, Beijing, Kina
E aʻo i ka Layered Expansion Behavior of Advanced Carbon Fiber Reinforced Composite Laminates Sheet
ʻO Gong Yu1*, Wang Yana2, Peng Lei3, Zhao Libin4, Zhang Jianyu1
1Ke Kulanui ʻo Chongqing, Chongqing, 400044, Kina
2Ke Keʻena ʻImi ʻImi Kūleʻa ʻo Kina ʻo Beijing Aeronautical Materials Research Institute, Beijing, 100095, Kina
3Ke Keena ʻimi noiʻi ʻenehana mokulele Kivila ʻo Kina, Beijing, 102211, Kina
4Ke Kulanui o Aeronautics a me Astronautics Beijing, Beijing, 100191, Kina
ʻĀpanaʻO ka hale laminate kekahi o nā hoʻonohonoho hoʻopili maʻamau i hoʻohana ʻia no nā composites, akā lilo ka delamination i kona ʻano hemahema nui ma muli o nā waiwai interlaminar nāwaliwali. ʻO ka noiʻi e pili ana i ka multi-layer laminate stratification a me ka hoʻonui ʻana i hoʻohana mau ʻia i ka hana ʻenekinia he kumuhana wela no nā haumāna. Ma kēia pepa, ua hoʻolauna ʻia nā hopena noiʻi o ka carbon fiber reinforced composite delamination ma ke Kulanui ʻo Chongqing a me Beijing University of Aeronautics and Astronautics Fatigue Fracture Laboratory mai ʻelua ʻaoʻao o ka noiʻi hoʻokolohua a me ka simulation helu. ʻO ka hope, ke manaʻo ʻia nei ka hoʻomohala ʻana o ke kahua.
Hua'ōlelo:carbon fiber reinforced composite, laminate, delamination, fatigue stratification
hoʻolauna
He waiwai maikaʻi loa nā mea Composite e like me ka ikaika kikoʻī kiʻekiʻe a me ka ʻoʻoleʻa kikoʻī kiʻekiʻe, a ua hoʻohana nui ʻia i ka aerospace, ʻenehana ikehu, a me ka halihali kīwila a me ke kūkulu ʻana. I ka wā o ka hana ʻana a me ka hoʻohana ʻana i nā mea composite, e loaʻa i nā fibers a me ka matrix nā pae like ʻole o ka pōʻino ma lalo o ka ukana. ʻO nā ʻano hana ʻole maʻamau no nā laminates composite e pili ana i ka pōʻino interlayer a me ka pōʻino i loko o nā papa. Ma muli o ka nele o ka hoʻoikaika ʻana i ka ʻaoʻao mānoanoa, ʻilihune nā waiwai mechanical lateral o ka laminate, a ʻoi aku ka nui o ka pōʻino delamination ma lalo o nā ukana hopena o waho. ʻO ka hiki ʻana a me ka hoʻonui ʻana o ka pōʻino stratified e alakaʻi i ka emi ʻana o ka rigidity a me ka ikaika o ke kūkulu ʻana, a ke kumu hoʻi i nā pōʻino pōʻino.[1-3]. No laila, ʻoi aku ka hopohopo o ka pilikia delamination e ka hoʻolālā ʻana a me ka nānā ʻana i ka ikaika o nā mea i hoʻohui ʻia, a pono e aʻo i ka ʻano hoʻonui papa o nā mea hana.[4].
E noiʻi e pili ana i ka hoʻonui ʻia o ka laminate
1. Haʻawina hoʻokolohua
ʻO ka paʻakikī o ka haʻihaʻi interlaminar kahi ʻano hiʻohiʻona o nā waiwai mechanical ma waena o nā papa hana. Ua hoʻokumu ʻia nā kūlana hoʻāʻo kūpono no ka hoʻoholo ʻana i ka paʻakikī o ka interlaminar fracture o Type I, Type II a me I/II hybrid unidirectional laminates. Hōʻike ʻia nā mea hoʻāʻo e pili ana i ka Figure 1. Eia naʻe, hoʻohana pinepine ʻia nā laminates multi-directional o nā mea i hoʻohui ʻia i ka hoʻolālā ʻenehana maoli. No laila, ʻo ka noiʻi hoʻokolohua e pili ana i ka stratification a me ka hoʻonui ʻana o nā laminates multi-directional i ʻoi aku ka nui o ka manaʻo koʻikoʻi a me ka waiwai ʻenekinia. ʻO ka hoʻomaka ʻana a me ka hoʻonui ʻana o ka papa laminate multi-layer ma waena o nā pilina me nā kihi hoʻokaʻawale ʻokoʻa, a ʻokoʻa loa ka ʻano o ka hoʻonui ʻana i nā laminates unidirectional, a ʻoi aku ka paʻakikī o ka mīkini hoʻonui. He liʻiliʻi nā noiʻi hoʻokolohua e pili ana i nā laminates multi-directional, a ʻaʻole i hoʻokumu ʻia ka hoʻoholo ʻana o ka paʻakikī interlaminar fracture i kahi kūlana honua. Ua hoʻohana ka hui noiʻi iā T700 a me T800 carbon fiber no ka hoʻolālā ʻana i nā ʻano laminates composite me nā kihi layup interface ʻokoʻa, a ua aʻo i ka mana o ka angle layup interface a me ka fiber bridging ma ke ʻano static a me ka luhi delamination. Ua ʻike ʻia ʻo ka hoʻopili ʻana i ka fiber i hoʻokumu ʻia e ka ʻaoʻao o ka papa he mana nui i ka paʻakikī interlaminar fracture. I ka hoʻonui ʻana o ka stratification, e piʻi mālie ka paʻakikī o ka interlaminar fracture mai kahi kumu kumu haʻahaʻa, a i ka wā e hiki ai ka stratification i kahi lōʻihi, hiki i kahi waiwai paʻa, ʻo ia hoʻi, ke ʻano kūʻokoʻa R resistance curve. ʻO ka paʻakikī o ka haʻihaʻi mua o ka interlayer ua aneane like a like me ka paʻakikī o ka haʻihaʻi o ka resin, e pili ana i ka paʻakikī haʻi o ka matrix ponoʻī.[5, 6]. Eia nō naʻe, ʻokoʻa ka nui o ka hoʻonui ʻia ʻana o ka interlaminar fracture toughness o nā interface like ʻole. Hōʻike ʻia ka hilinaʻi koʻikoʻi o ka layer interface. I ka paneʻana i kēia hilinaʻi, Zhao et al.[5]ma muli o ke kino o ke kumu kū'ē stratified, ua manaʻo ʻia ʻo ka interlaminar fracture toughness stability waiwai he ʻelua mau ʻāpana, hoʻokahi ʻāpana o ka hana haʻihaʻi o ka papa kuhikuhi pili ʻole, a ʻo ka ʻāpana ʻē aʻe ka pōʻino intralayer a me ka fiber. ʻO ka hana o ka haʻihaʻi i hana ʻia e ke kaulahao. Ma o ka hoʻopaʻa ʻana o ka ʻāpana hope o ke kahua koʻikoʻi o ke alo i hoʻopaʻa ʻia, ʻike ʻia ʻo ka ʻāpana ʻelua o ka hana haʻihaʻi e pili ana i ka hohonu o ka delamination mua o ka pōʻino (e like me ka hōʻike ʻana ma ka Figure 3), a ʻo ka hohonu o ka ʻāpana pōʻino e like me ke kihi layup interface. Hōʻike ʻia kahi kumu hoʻohālike o ka waiwai paʻa paʻa paʻa paʻa ʻano I-type i hōʻike ʻia e ka hana sinusoidal o ke kihi papa waena.
ʻO Gong et al.[7]Ua ho'āʻo i ka I/II hybrid stratification ho'āʻo ma lalo o ka likeʻole hui 'ana lākiō, a ua ike i ka I/II hybrid stratification i loko o ka laminate kekahi koʻikoʻi R kuʻekuʻe hiʻona. Ma o ke kālailai ʻana o ka haʻihaʻi paʻakikī ma waena o nā ʻāpana hoʻāʻo like ʻole, ua ʻike ʻia ʻo ka waiwai mua a me ka waiwai paʻa o ka interlaminar fracture toughness o ka ʻāpana hoʻāʻo e piʻi nui me ka piʻi ʻana o ka lakene hui. Eia kekahi, hiki ke wehewehe ʻia ka paʻakikī paʻa mua a me ka paʻa o ka interlayer ma lalo o nā ʻano hui like ʻole e ka criterion BK.
Ma ke ʻano o ka stratification luhi, ua ʻike pū ʻia ke kaulahao fiber koʻikoʻi i ka wā o ka hoʻāʻo. Ma o ke kālailai ʻana i ka ʻikepili hoʻāʻo, ʻike ʻia ka hoʻonui ʻia ʻana o ka luhi delamination o ka mea i hoʻohui ʻia e ka "kūlana kū'ē", no laila ʻaʻole pili hou ke kumu hoʻohālikelike hoʻonui stratification maʻamau a me ka waiwai paepae. Ma ke kumu o ka loiloi theoretical, Zhang a me Peng[4,8,9]hoʻolauna i ka hoʻonui ʻana i ka hoʻonui ʻana i ka luhi e hōʻike i ka ikehu e pono ai no ka hoʻonui ʻia ʻana o ka luhi o nā mea i hoʻohui ʻia, a ua manaʻo hou i ka ikehu kānana maʻamau. ʻO ka helu hoʻokuʻu ʻo ia ke kumu hoʻohālike hoʻonui stratified fatigue rate a me ka waiwai paepae o nā ʻāpana mana. Hōʻoia ʻia ka hoʻohana ʻana o ke kŘkohu a me ka palena paepae maʻamau e nā hoʻokolohua. Eia hou, Zhao et al.[3]Ua noʻonoʻo nui ʻia nā hopena o ka hoʻopili ʻana i ka fiber, ka lakene koʻikoʻi a me ka lakene hui pū ʻana i ka stratification luhi a me ka hoʻonui ʻana i ka hana, a ua hoʻokumu i kahi ʻano hoʻohālike hoʻonui maʻamau i hoʻopaʻa ʻia me ka noʻonoʻo ʻana i ka mana o ka ratio koʻikoʻi. Ua hōʻoia ʻia ka pololei o ke kŘkohu e nā ho'āʻo stratification luhi me nā lākiō koʻikoʻi like ʻole a me nā ratio hui. No ka nui kino o ka luhi stratified hoʻonui kū'ē i ka normalized fatigue stratified hoʻonui pālākiō hoʻohālike, Gong et al.[1]lanakila i ka nawaliwali o ke kaʻina helu i hiki ke loaʻa i kaupalena 'ikepili helu ma o ka hoʻokolohua, a hoʻokumu i ka luhi mai ka ikehu. He kumu hoʻohālikelike no ka helu ʻana i ke kūʻē stratified lōʻihi. Hiki i ke kŘkohu ke ho'omaopopo i ka ho'oholo nui o ka stratification fatigue a me ka ho'onui kū'ē, a hā'awi i ke kāko'o theoretical no ka ho'ohana 'ana i ke kumu ho'ohālike ho'onui ho'onui.
Kiʻi 1 stratified hoʻāʻo kiʻina mea hana
Kiʻi 2 ʻO ka paʻakikī o ka haʻihaʻi ma waena o ka ʻāpana R ka pihi pale[5]
Kiʻi 3 Layered poʻo poʻo pōʻino a me ka stratified extended morphology[5]
2. Haʻawina hoʻohālikelike helu
ʻO ka hoʻohālikelike helu o ka hoʻonui ʻia ʻana he mea noiʻi koʻikoʻi ma ke kahua o ka hoʻolālā hoʻolālā hoʻohui. I ka wānana ʻana i ka hiki ʻole o ka delamination o nā laminates unidirectional composite, ʻo nā pae hoʻonui stratification e kū nei e hoʻohana mau i ka paʻakikī interlaminar fracture mau e like me ke ʻano hana kumu.[10], ma ka hoʻohālikelike ʻana i ka nui o ka hoʻokuʻu ʻana i ka ikehu a me ka paʻakikī o ka haʻihaʻi interlaminar. ʻO ka nui e hoʻoholo ai inā e hoʻonui ana ka papa. He paʻakikī ka hana hemahema o nā laminates multi-directional[11,12], ka mea i hōʻike ʻia e nā pihi kūʻē R koʻikoʻi[5,13]. ʻAʻole noʻonoʻo ʻia kēia hiʻohiʻona a ʻaʻole pili i ka hoʻohālikelike o ka hana delamination o nā laminates multidirectional bridged i loko o ka fiber. ʻO Gong et al.[10, 13]ua hoʻomaikaʻi i nā pae hoʻonui stratified e kū nei a ua manaʻo ʻia e hoʻokomo i ka pihi kūʻē R i loko o nā pae hoʻohālike, a ma muli o kēia, ua hoʻokumu ʻia kahi pae hoʻonui stratified e noʻonoʻo ana i nā hopena o ka fiber bridging. Ua aʻo ʻia ka wehewehe ʻana a me ka hoʻohana ʻana i nā ʻāpana o ka bilinear constitutive cohesive unit e nā ʻano helu, me ka ʻoʻoleʻa o ka interface mua, ka ikaika o ka interface, ka coefficient viscosity a me ka helu haʻahaʻa o nā mea i loko o ka ʻāpana ikaika cohesive. Ua hoʻokumu ʻia ke kumu hoʻohālike ʻāpana hui like. ʻO ka hope, hōʻoia ʻia ka maikaʻi a me ka hoʻohana ʻana o ka pae hoʻonui hoʻonui i hoʻonui ʻia a me ke kumu hoʻohālike ʻāpana ʻāpana cohesive e ka hoʻāʻo stratification static. Eia nō naʻe, hiki ke hoʻohana wale ʻia nā pae hoʻohālike i hoʻomaikaʻi ʻia no nā simulation layered dimensional ma muli o nā hilinaʻi kūlana a ʻaʻole no nā hoʻonui hierarchical ʻelua a ʻekolu-dimensional. I mea e hoʻoponopono ai i kēia pilikia, ua hoʻopuka hou ka mea kākau i kahi mana hoʻohui trilinear hou constitutive e noʻonoʻo ana i ka fiber bridging.[14]. Ua kūpono ka pilina pili i ke kaʻina hana paʻakikī o ka hoʻonui ʻia ʻana mai kahi hiʻohiʻona microscopic, a loaʻa iā ia nā mea maikaʻi o nā ʻāpana maʻalahi a me ke ʻano o ke kino.
Eia kekahi, i mea e hoʻohālikelike pono ai i ka stratified migration mea maʻamau i ka stratification kaʻina o nā laminates multi-directional.[11,12], Zhao et al.[11,12]ua hoʻolālā ʻia kahi kumu hoʻohālike alakaʻi ala mākia e pili ana i ka mea i hoʻonui ʻia, e hoʻohālike ana i kahi hoʻolālā kūikawā. ʻO ka neʻe ʻana i ka hierarchical ma kahi hoʻāʻo stratification composite. Ma ka manawa like, ua noi ʻia kahi hoʻohālike hoʻonui papa no ka ʻano hoʻonui zigzag layered ma ka 90°/90° layered interface, e hoʻohālikelike pololei i ka ʻano hoʻonui layered o ka interface 90°/90°.
Kiʻi 4 Ka hoʻohālikelike helu o ka neʻe ʻana i nā papa a me nā hopena hoʻokolohua[15]
Ka hopena
Ke nānā nei kēia pepa i nā hopena noiʻi o kēia pūʻulu ma ke kahua o ka delamination laminate composite. ʻO nā hiʻohiʻona hoʻokolohua ka mea nui i ka mana o ke kihi layup interface a me ka fiber bridging ma ke ʻano hoʻonui static a me ka luhi. Ma o ka heluna nui o nā haʻawina hoʻokolohua, ʻike ʻia he paʻakikī ke ʻano o ka laminate failure mechanical multi-directional material composite. ʻO ka hoʻopaʻa ʻana i ka fiber he mea hoʻoikaika paʻakikī maʻamau o nā laminates multi-directional, ʻo ia ke kumu nui o ka pale R-kū'ē o ka paʻakikī interlaminar fracture. I kēia manawa, ʻaʻohe hemahema o ke aʻo ʻana i ka curve resistance R ma lalo o ka stratification II a pono e noiʻi hou aku. E hoʻomaka ana mai ka hana hemahema, ua noi ʻia ke ʻano hoʻohālike stratification luhi me nā ʻano kumu like ʻole, ʻo ia ke kuhikuhi o ka noiʻi stratification luhi. Ma ke ʻano o ka hoʻohālikelike helu, ua noi ka pūʻulu noiʻi i kahi hoʻonui hoʻonui hierarchical criterion a me kahi kumu hoʻohālike constitutive e noʻonoʻo ai i ka mana o ka fiber bridging i ka ʻano hoʻonui stratified. Eia kekahi, hoʻohana ʻia ka mea hoʻonui i hoʻohālikelike ʻia i ka hierarchical migration phenomenon. Hoʻopau kēia ʻano i ka pono o ka mahele cell fine, hoʻopau i nā pilikia e pili ana i ka mahele hou ʻana o ka mesh. Loaʻa iā ia nā pōmaikaʻi kūʻokoʻa i ka hoʻohālikelike ʻana i ka stratification o nā ʻano like ʻole, a ʻoi aku ka nui o ka noiʻi noiʻi ʻenehana o kēia ʻano hana i ka wā e hiki mai ana.[16].
Nā kuhikuhi
[1] Y Gong, L Zhao, J Zhang, N Hu. He kumu hoʻohālike no ka hoʻoholo ʻana i ke kūpaʻa delamination luhi i nā laminates composite mai kahi ʻike o ka ikehu. Compos Sci Technol 2018; 167: 489-96.
[2] L Zhao, Y Wang, J Zhang, Y Gong, N Hu, N Li. XFEM kumu hoʻohālike no ka hoʻohālikelike ʻana i ka ulu ʻana o ka delamination zigzag i nā composites laminated ma lalo o ka hoʻouka ʻana I. Hoʻokumu Compos 2017; 160: 1155-62.
[3] L Zhao, Y Gong, J Zhang, Y Wang, Z Lu, L Peng, N Hu. ʻO kahi wehewehe hou o ka ulu ʻana o ka luhi delamination i ka CFRP multidirectional laminates. Compos Sci Technol 2016; 133: 79-88.
[4] L Peng, J Zhang, L Zhao, R Bao, H Yang, B Fei. ʻO ke ʻano I delamination ulu ʻana o nā laminates composite multidirectional ma lalo o ka hoʻouka luhi. J Compos Mater 2011; 45: 1077-90.
[5] L Zhao, Y Wang, J Zhang, Y Gong, Z Lu, N Hu, J Xu. He kumu hoʻohālike pili pili o ka paʻakikī o ka haʻihaʻi pāpū i nā laminates CFRP multidirectional ma lalo o ka hoʻouka ʻana I. Composite Mahele B: 'enekinia 2017; 131: 196-208.
[6] L Zhao, Y Gong, J Zhang, Y Chen, B Fei. ʻO ka hoʻohālikelike o ka ulu ʻana o ka delamination i nā laminates multidirectional ma lalo o ke ʻano I a me ka hoʻouka ʻana o ke ʻano I/II me ka hoʻohana ʻana i nā mea hoʻohui. Compos Struct 2014; 116: 509-22.
[7] Y Gong, B Zhang, L Zhao, J Zhang, N Hu, C Zhang. ʻO ke ʻano R-curve o ka hoʻoheheʻe ʻana o ke ʻano I/II i loko o nā kalapona/epoxy laminates me nā loulou unidirectional a multidirectional. Compos Struct 2019. (Ma lalo o ka loiloi).
[8] L Peng, J Xu, J Zhang, L Zhao. Ka ulu ʻana o ka delamination mode hui ʻia o nā laminates composite multidirectional ma lalo o ka hoʻouka ʻana i ka luhi. Eng Fract Mech 2012; 96: 676-86.
[9] J Zhang, L Peng, L Zhao, B Fei. ʻO ka ulu ʻana o ka delamination luhi a me nā paepae o nā laminates composite ma lalo o ka hoʻouka ʻana o ke ʻano huikau. Int J Fatigue 2012; 40: 7-15.
[10] Y Gong, L Zhao, J Zhang, Y Wang, N Hu. ʻO ke kumu hoʻolaha delamination e pili ana i ka hopena o ka hoʻopili ʻana i ka fiber no ka delamination mode I/II i hui ʻia i nā laminates multidirectional CFRP. Compos Sci Technol 2017; 151: 302-9.
[11] Y Gong, B Zhang, SR Hallett. ʻO ka neʻe ʻana o ka Delamination i nā laminates composite multidirectional ma lalo o ke ʻano I quasi-static a me ka hoʻouka luhi. Compos Struct 2018; 189: 160-76.
[12] Y Gong, B Zhang, S Mukhopadhyay, SR Hallett. Ke aʻo hoʻokolohua e pili ana i ka neʻe ʻana o ka delamination i nā laminates multidirectional ma lalo o ke ʻano II static a me ka hoʻouka luhi, me ka hoʻohālikelike ʻana i ke ʻano I. Compos Struct 2018; 201: 683-98.
[13] Y Gong, L Zhao, J Zhang, N Hu. ʻO kahi hōʻailona kānāwai mana i hoʻomaikaʻi ʻia no ka hoʻolaha ʻana o ka delamination me ka hopena o ka hoʻopili ʻana i ka fiber nui i nā laminates multidirectional composite. Compos Struct 2018; 184: 961-8.
[14] Y Gong, Y Hou, L Zhao, W Li, G Yang, J Zhang, N Hu. ʻO kahi kumu hoʻohālike ʻekolu-linear cohesive zone no ka ulu ʻana o ka delamination ma nā laminates DCB me ka hopena o ke kaulahao fiber. Compos Struct 2019. (E waiho ʻia)
[15] L Zhao, J Zhi, J Zhang, Z Liu, N Hu. XFEM simulation o ka delamination ma nā laminates composite. Composite Part A: Applied Science and Manufacturing 2016; 80: 61-71.
[16] Zhao Libin, Gong Yu, Zhang Jianyu. Ka holomua o ka noiʻi ʻana e pili ana i ke ʻano hoʻonui stratified o ka fiber reinforced composite laminates. Nūpepa o ka ʻEpekema Aeronautical 2019: 1-28.
Puna:ʻO Gong Yu, Wang Yana, Peng Lei, Zhao Libin, Zhang Jianyu. E aʻo i ka hana hoʻonui stratified o nā laminates composite i hoʻoikaika ʻia i ka fiber carbon fiber [C]. Mechanics and Engineering - Helu helu a me ka Ikepili Ikepili 2019 Academic Conference. Ka Hui Mechanics Kina, Hui Mechanics Beijing, 2019. ma o ixueshu
Ka manawa hoʻouna: Nov-15-2019