Springer Science and Business Media LLC

In this paper, the effect of axial yarns on progressive bending damage of braided composite tubes is predicted by simulation. In this paper, Abaqus mesoscopic finite element simulation of lateral collapse of biaxial and triaxial braided composite tubes is carried out. Firstly, the specific material parameters of impregnated yarn and resin were determined by micro-scale periodic unit cell (RUC) model and experiment, and the material properties of resin matrix and impregnated yarn were defined. In the simulation, the resin failure process was simulated according to the ductility and shear damage criteria, and the damage of fiber reinforcement was predicted according to the Hashin criteria. The simulation results show a good correlation with the experimental results, indicating that the Abaqus simulation model established in this paper can further explain the bending damage evolution behavior of biaxial and triaxial braided pipes, and further understand the damage mechanism of braided composite tubes. At the same time, the addition of axial yarn greatly improves the bearing stress and energy absorption capacity of braided composite tube. Finally, the experimental and simulated damage profiles of the two samples were compared.

Công trình hiện tại nhằm mục đích nghiên cứu hành vi va đập của các vật liệu composit nhôm có sẵn thương mại trong khoảng nhiệt độ từ 25°C đến 200°C. Các kết quả từ các bài kiểm tra va đập có trang bị dụng cụ và quan sát vi cấu trúc cùng với phân tích fractographic được liên kết với các tính chất kéo của các vật liệu này. Một mô tả về các hiện tượng liên quan (gãy vụn hạt, hư hỏng ranh giới liên kết giữa lớp nền và lớp gia cường, hành vi dẻo của lớp nền) được đưa ra. Tác động của nhiệt độ thử nghiệm cũng như đặc tính của lớp nền được trình bày và thảo luận.

Để đánh giá chất lượng liên kết giữa các lớp khác nhau của vòng composite được chế tạo bằng phương pháp cuốn sợi, cần lựa chọn một phương pháp thử nghiệm cắt hữu ích. Bài báo này đề xuất một phương pháp đo độ bền cắt của các mẫu cong mỏng. Phân bố ứng suất trong mẫu thử đã được tính toán và đánh giá bằng phương pháp phần tử hữu hạn.

Một đánh giá nhiệt đàn hồi, dựa trên các phép đo đồng thời công việc cơ học và nhiệt phát sinh đồng thời do sự biến dạng bằng một vi nhiệt kế kéo, đã được thực hiện trên poly(ether-ether-ketone) (PEEK) dạng bán kết tinh thể và dạng thủy tinh. Mục tiêu của nghiên cứu này là sử dụng kĩ thuật nhạy để phát hiện các sự khác biệt có thể giải thích cho những ảnh hưởng đã quan sát thấy của cấu trúc vi mô đến hiệu suất cơ học. Một sự khác biệt rõ ràng đã được phát hiện sau khi đạt đến 0.6% biến dạng, nơi mà hành vi của PEEK dạng thủy tinh bắt đầu thể hiện các đặc điểm không đàn hồi như hiện tượng chảy và biến dạng dẻo. Sự khác biệt này giữa các polyme dạng thủy tinh và dạng bán kết tinh thể được xem là nguyên nhân cho tính năng mệt mỏi cơ học và tính năng chống nứt ưu việt do cấu trúc vi mô kia tạo ra.

Trong nghiên cứu này, các tấm sandwich tích hợp cốt lõi gợn sóng nhiều lớp với các hình dạng khác nhau của cốt lõi gợn sóng (tam giác, hình thang và hình chữ nhật) và số lượng lớp cốt lõi khác nhau đã được chế tạo bằng công nghệ in 3D, và hành vi cơ học của các tấm sandwich cốt lõi gợn sóng nhiều lớp này dưới tác động uốn ba điểm tĩnh tuyệt đối đã được điều tra thông qua các thí nghiệm và mô phỏng số. Những ảnh hưởng của hình dạng cốt lõi và số lượng lớp cốt lõi đến quá trình biến dạng uốn, chế độ hư hỏng, khả năng chịu tải và khả năng tiêu tán năng lượng uốn của các tấm sandwich cốt lõi nhiều lớp được thảo luận. Kết quả cho thấy việc tăng số lượng lớp cốt lõi sẽ cải thiện đáng kể khả năng chịu tải, khả năng biến dạng và khả năng tiêu tán năng lượng của tấm sandwich gợn sóng. Thiết kế tham số của các tấm sandwich gợn sóng cốt lõi tam giác nhiều lớp cũng đã được thực hiện bằng phần mềm phần tử hữu hạn ABAQUS. Kết quả cho thấy thông qua thiết kế tổ hợp của các hình dạng cốt lõi khác nhau, có thể thu được một loại tấm sandwich gợn sóng cốt lõi nhiều lớp mới với khả năng chịu tải uốn, khả năng tiêu tán năng lượng và khả năng biến dạng tốt hơn so với tấm sandwich cốt lõi đơn lớp, chẳng hạn như tấm sandwich gợn sóng J-S-S, S-J-S, S-S-S-J có khả năng chịu tải và hiệu suất biến dạng tốt hơn so với S-S-S.

Bài báo này trình bày một quy trình giải pháp được phát triển ở cấp độ công nghiệp nhằm nghiên cứu hiện tượng tách lớp trong vật liệu composite. Hai phương pháp được giới thiệu. Phương pháp đầu tiên dựa trên một phương pháp VCE (Virtual Crack Extension) nguyên bản được sử dụng để cung cấp ước lượng nhanh chóng về tải trọng lan truyền và các vết nứt giữa các lớp quan trọng trong phân tích phần tử hữu hạn tuyến tính. Phương pháp thứ hai dựa trên các yếu tố liên kết, yêu cầu một phân tích phi tuyến. Phương pháp yếu tố liên kết, tổng quát hơn so với cách tiếp cận cơ học vật liệu (VCE), cho phép cung cấp giá trị của tải trọng tối đa mà cấu trúc có thể chịu đựng, và dự đoán độ bền và độ cứng còn lại trong quá trình nứt. Hai phương pháp này được so sánh lần lượt trong một trường hợp thử nghiệm DCB để cho thấy rằng các kết quả đồng nhất tốt với các tài liệu có sẵn hoặc với các giải pháp phân tích. Cuối cùng, một trường hợp thử nghiệm công nghiệp với nhiều hiện tượng tách lớp được giải quyết bằng cả hai phương pháp.

The influence of cooling rates on the mechanical property profile (transverse flexure properties and modes-I and -II interlaminar fracture toughness) has been investigated for unidirectional commingled CF/PEEK composites. A laboratory hot press with a steel mould was used to process the composites at 400°C for 60 min, at an applied pressure of 1 MPa. Cooling rates from fast (quenching in oil) to slow (hot press cooling) were achieved at ambient pressure. The results indicate that different matrix morphology was found at different cooling conditions, although deconsolidation occurred in the CF/PEEK composites during cooling. When the cooling rate was shifted from slow to fast, consolidation quality of the CF/PEEK composites was improved. The resulting effect of the consolidation quality and cooling rates on the mechanical property profile of commingled CF/PEEK composites is presented. It was found that the effect of the cooling rate on the mechanical property profile of the commingled CF/PEEK composites could not be isolated from the consolidation quality.

3D warp interlock fabrics have been used both in composite materials as fibrous reinforcement as well as in protective solutions against impact mainly due to their improved capacity to absorb energy by higher intra-ply resistance to delamination. However, depending on the type of architecture used, the binding warp yarns may provide different types of mechanical behaviour. By the same, the choice of the yarn raw material coupled with the suited 3D warp interlock architecture is still a challenge to solve due to the lack of knowledge on the optimized fabric parameters to be chosen. Thus, to fill this gap, we have designed, produced on same dobby loom and tested different types of 3D warp interlock architectures (O-T 4 3–4 Basket 3–3 and A-T 4 5–4 Twill 6) with different types of raw material (E-glass EC9 900 Tex, para-aramid 336 Tex and flax Tex 500 yarns). Thanks to these tests, it has been highlighted different mechanical behaviours of 3D warp interlock fabrics with the same weave pattern but with different types of yarns (E-glass, flax and para-aramid) both in the warp and weft directions. It has been also revealed that the warp shrinkage of warp yarns inside the woven structure has a major influence on the whole fabric behaviour.

In this paper, the relationship between hysteresis dissipated energy and temperature rising of the external surface in fiber-reinforced ceramic-matrix composites (CMCs) during the application of cyclic loading has been analyzed. The temperature rise, which is caused by frictional slip of fibers within the composite, is related to the hysteresis dissipated energy. Based on the fatigue hysteresis theories considering fibers failure, the hysteresis dissipated energy and a hysteresis dissipated energy-based damage parameter changing with the increase of cycle number have been investigated. The relationship between the hysteresis dissipated energy, a hysteresis dissipated energy-based damage parameter and a temperature rise-based damage parameter have been established. The experimental temperature rise-based damage parameter of unidirectional, cross-ply and 2D woven CMCs corresponding to different fatigue peak stresses and cycle numbers have been predicted. It was found that the temperature rise-based parameter can be used to monitor the fatigue damage evolution and predict the fatigue life of fiber-reinforced CMCs.