Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu Thực nghiệm và Số hóa Hành vi Kéo của Laminate Kim loại Sợi UACS/Al
Tóm tắt
Một loại laminate kim loại sợi mới được chế tạo từ các tấm nhôm và các lớp sợi cắt theo chiều ngang (UACS) sắp xếp một chiều đã được đề xuất. Lớp UACS được tạo ra bằng cách cắt các khe song song vào một lớp prepreg sợi carbon đơn hướng. Laminate UACS/Al có thể được coi là laminate nhôm được gia cố bởi các sợi carbon ngắn, đồng hướng. Hành vi kéo của laminate UACS/Al, bao gồm áp lực nhiệt dư và quá trình hư hỏng, được nghiên cứu thông qua các thí nghiệm và mô phỏng số. Phân tích phần tử hữu hạn được sử dụng để mô phỏng sự xuất hiện và sự lan truyền của các vết nứt trong lớp xảy ra trong các khe của lớp UACS và hiện tượng tách lớp dọc theo các giao diện. Các mô hình phần tử hữu hạn có các phần tử liên kết trong lớp được chèn vào các khe và các phần tử liên kết giữa các lớp được chèn tại các giao diện. Kết quả thí nghiệm và phân tích phần tử hữu hạn cho sự phù hợp tốt, và một số hạn chế của các mô hình phần tử hữu hạn được quan sát và thảo luận. Các nghiên cứu kết hợp thực nghiệm và số cung cấp một hiểu biết chi tiết về hành vi kéo của các laminate UACS/Al.
Từ khóa
#UACS; laminate kim loại; nhôm; mô phỏng số; hành vi kéoTài liệu tham khảo
Taketa, I., Okabe, T., Matsutani, H., Kitano, A.: Flowability of unidirectionally arrayed chopped strands in compression molding. Compos. Part B 42, 1764–1769 (2011)
Feraboli, P., Peitso, E., Cleveland, T., Stickler, P., Halpin, J.C.: Notched behavior of prepreg-based discontinuous carbon fiof /epoxy systems. Compos. Part A 40, 289–299 (2009)
Feraboli, P., Cleveland, T., Ciccu, M., Stickler, P., Deoto, L.: Defect and damage analysis of advanced discontinuous carbon/epoxy composite materials. Compos. Part A 41, 888–901 (2010)
Taketa, I., Okabe, T., Kitano, A.: A new compression-molding approach using unidirectionally arrayed chopped strands. Compos. Part A 39, 1884–1890 (2008)
Taketa, I., Okabe, T., Kitano, A.: Strength improvement in unidirectional arrayed chopped strands with interlaminar toughening. Compos. Part A 40, 1174–1178 (2009)
Taketa, I., Sato, N., Kitano, A., Nishikawa, M., Okabe, T.: Enhancement of strength and uniformity in unidirectionally arrayed chopped strands with angled slits. Compos. Part A 41, 1639–1646 (2010)
Yashiro, S., Ogi, K.: Fracture behavior in CFRP cross-ply laminates with initially cut fibers. Compos. Part A 40, 938–947 (2009)
Li, H., Wang, W.X., Takao, Y., Matsubara, T.: New designs of unidiretionally arrayed chopped strands by introducing discontinuous angled slits into prepreg. Compos. Part A 45, 127–133 (2013)
Li, H., Wang, W.X., Takao, Y., Matsubara, T.: Multiscale analysis of damage progression in newly designed UACS laminates. Compos. Part A 57, 108–117 (2014)
Asundi, A., Chroi, A.Y.N.: Fiber metal laminates: an advanced material for future aircraft. J. Mater. Process. Technol. 63, 384–394 (1997)
Chen, J.F., Morozov, E.V., Shankar, K.: Progressive failure analysis of perforated aluminium/CFRP fibre metal laminates using a combined elastoplastic damage model and including delamination effects. Compos. Struct. 114, 64–79 (2014)
Lin, C.T., Kao, P.W., Yang, F.S.: Fatigue behaviour of carbon fiber reinforced aluminium laminates. Compt. Rendus Geosci. 22, 135–141 (1991)
Khan, S.U., Alderliesten, R.C., Benedictus, R.: Post-stretching induced stress redistribution in fibre metal laminates for increased fatigue crack growth resistance. Compos. Sci. Technol. 69, 396–405 (2009)
Cortes, P., Cantwell, W.J.: The fracture properties of a fibre-metal laminate based on magnesium alloy. Compos. Part B 37, 163–170 (2006)
Cortes, P., Cantwell, W.J.: The tensile and fatigue properties of carbon fiber-reinforced PEEK-Titanium fiber-metal laminates. J. Reinf. Plast. Compos. 23, 1615–1623 (2004)
Yamaguchi, T., Okabe, T., Yashiro, S.: Fatigue simulation for titanium/CFRP hybrid laminates using cohesive elements. Compos. Sci. Technol. 69, 1968–1973 (2009)
Nakatani, H., Kosaka, T., Osaka, K., Sawda, Y.: Damage characterization of titanium/GFRP hybrid laminates subjected to low-velocity impact. Compos. Part A 42, 772–781 (2011)
Thomas, J.: The A380 program-the big task for Europe’s aerospace industry. Air Space Eur. 3, 35–39 (2001)
Wang, W.X., Takao, Y.: CFRP/Al-FRML Based on Nano-composite Coating and Its Mechanical Properties. In: 48th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference. Honolulu, Hawaii, USA: 2007–2268.
Xue, J., Wang, W.X., Takao, Y., Matsubara, T.: Reduction of thermal residual stress in carbon fiber aluminum laminates using a thermal expansion clamp. Compos. Part A 42, 986–992 (2011)
ABAQUS-Inc. Defining the constitutive response of cohesive elements using atraction–separation description, Abaqus Analysis User’s Manual 6.10. Dassault Systèmes Simulia Corp., USA; 2010
Xue, J.: Tensile strength and thermal residual stress of CARALL and UACS/Al laminates. Ph.D. dissertation. Department of Aeronautics and Astronautics, Kyushu University, Japan. 2012
Turon, A., Camanho, P.P., Costa, J., Renart, J.: Accurate simulation of delamination growth under mixed-mode loading using cohesive elements: Definition of interlaminar strengths and elastic stiffness. Compos. Struct. 92, 1857–1864 (2010)
Chen, J.F., Morozov, E.V., Shankar, K.: Simulating progressive failure of composite laminates including in-ply and delamination damage effects. Compos. Part A 61, 185–200 (2014)
Chen, X., Deng, X.M., Sutton, M.A.:Simulation of stable tearing crack growth events using the cohesive zone model approach. Eng. Fract. Mech. 99, 223–238 (2013)