Benselama, Khadidja;El Meiche, Noureddine;Bedia, El Abbas Adda;Tounsi, Abdelwahed
Structural Engineering and Mechanics
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v.55
no.1
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pp.47-64
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2015
This paper presents the effect of hybridization material on variation of critical buckling load with different cross-ply laminates plate resting on elastic foundations of Winkler and Pasternak types subjected to combine uniaxial and biaxial loading by using two variable refined plate theories. Governing equations are derived from the principle of virtual displacement; the formulation is based on a new trigonometric shape function of displacement taking into account transverse shear deformation effects vary parabolically across the thickness satisfying shear stress free surface conditions. These equations are solved analytically using the Navier solution of a simply supported. The influence of the various parameters geometric and material, the thickness ratio, and the number of layers symmetric and antisymmetric hybrid laminates material has been investigated to find the critical buckling loads. The numerical results obtained through the present study with several examples are presented to verify and compared with other models with the ones available in the literature.
The free vibration analysis of stiffened laminated composite plates has been performed using the layered (zigzag) finite element method based on the first order shear deformation theory. The layers of the laminated plate is modeled using nine-node isoparametric degenerated flat shell element. The stiffeners are modeled as three-node isoparametric beam elements based on Timoshenko beam theory. Bilinear in-plane displacement constraints are used to maintain the inter-layer continuity. A special lumping technique is used in deriving the lumped mass matrices. The natural frequencies are extracted using the subspace iteration method. Numerical results are presented for unstiffened laminated plates, stiffened isotropic plates, stiffened symmetric angle-ply laminates, stiffened skew-symmetric angle-ply laminates and stiffened skew-symmetric cross-ply laminates. The effects of fiber orientations (ply angles), number of layers, stiffener depths and degrees of orthotropy are examined.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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1997.04a
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pp.42-48
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1997
The dynamic response of symmetric cross-ply and angle-ply composite laminated plates under impact loads is investigated using a higher order shear deformation theory. A modified Hertz law is used to predict the impact loads and a four node finite element is used to model the plate. By using a higher order shear deformation theory, the out-of-plane shear stresses, which can be a crucial factor in the failure of composite plates, are determined with significant accuracy. The results compared with previous investigations showed good agreement. The effect of ply sequence and ply angle on the contact force is also studied.
Free vibration of cross-ply laminated plates using a higher-order shear deformation theory is studied. The arbitrary number of layers is oriented in symmetric and anti-symmetric manners. The plate kinematics are based on higher-order shear deformation theory (HSDT) and the vibrational behaviour of multi-layered plates are analysed under simply supported boundary conditions. The differential equations are obtained in terms of displacement and rotational functions by substituting the stress-strain relations and strain-displacement relations in the governing equations and separable method is adopted for these functions to get a set of ordinary differential equations in term of single variable, which are coupled. These displacement and rotational functions are approximated using cubic and quantic splines which results in to the system of algebraic equations with unknown spline coefficients. Incurring the boundary conditions with the algebraic equations, a generalized eigen value problem is obtained. This eigen value problem is solved numerically to find the eigen frequency parameter and associated eigenvectors which are the spline coefficients.The material properties of Kevlar-49/epoxy, Graphite/Epoxy and E-glass epoxy are used to show the parametric effects of the plates aspect ratio, side-to-thickness ratio, stacking sequence, number of lamina and ply orientations on the frequency parameter of the plate. The current results are verified with those results obtained in the previous work and the new results are presented in tables and graphs.
The presence of elevated temperature can alter significantly the structural response of fibre-reinforced laminated composites. A thermal environment causes degradation in both strength and constitutive properties, particularly in the case of fibre-reinforced polymeric composites. Furthermore, associated thermal expansion, either alone or in combination with mechanically induced deformation, can result in buckling, large deflections, and excessively high stress levels. Consequently, it is often imperative to consider environmental effects in the analysis and design of laminated systems. Exact analytical solutions of higher-order shear deformation theory is developed to study the thermal buckling of cross-ply and antisymmetric angle-ply rectangular plates. The buckling behavior of moderately thick cross-ply and antisymmetric angle-ply laminates that are simply supported and subject to a uniform temperature rise is analyzed. Numerical results are presented for fiber-reinforced laminates and show the effects of ply orientation, number of layers, plate thickness, and aspects ratio on the critical buckling temperature and compared with those obtained using the classical and first-order shear deformation theory.
In recent years, the use of cross laminated timber (CLT) has been evolving. In addition, CLT manufactured with various species such as Japanese cedar has been developed to utilize the local resources in each country. However most factories in Japan produce CLT by bonding the laminae in width direction for orthogonal layers, where grain of element is perpendicular to the grain of outer layer, and this process is considered to be one of the factors that reduce productivity. A new wood based material (hereinafter referred to as Ply-lam) using wooden panel such as plywood for the orthogonal layer was developed in order to improve productivity in CLT manufacturing and improve quality. Japanese cypress lamina was used for the parallel layer, where grain of element is parallel to the grain of outer layer, of CLT and Korean larch plywood was used for the orthogonal layer, in order to effectively use Korean larch and expand the utilization of Japanese cypress. The cross-sectional construction of the Ply-lam was 5-layers 5-plies, and the dimensions were 1000 mm (width) × 150 mm (depth) × 4000 mm (length). As a performance evaluation of the manufactured Ply-lam, strength tests such as out-of-plane bending, in-plane bending, out-of-plane shearing and in-plane shearing tests were carried out. As the result of this study, Ply-lam composed of Japanese cypress lamina panels and Korean larch plywood showed very higher out-of-plane bending strength compared to the standard strength of CLT. And the result obtained in other tests seems to show a sufficiently high value.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.16
no.10
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pp.1824-1832
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1992
This study investigated the compressive Young's modulus and the impactinduced damage of CFRP angle-ply laminate under same impact energy condition. The specimens of angle-ply laminate composites [0.deg.$_{6}$/ .theta..deg.$_{10}$/ 0.deg.$_{6}$] with .theta..deg. =30.deg., 45.deg., 60.deg. and 90.deg. were employed, and damaged by steel balls of diameter of 5mm and 10mm propelled by air gun type impact testing machine. The impact damaged zones were observed through a scanning acoustic microscope(SAM), and their cross-sections were observed through a scanning electron microscope(SEM). The compressive Young's moduli before and after impact were measured, and compared with the theoretical values calculated. The results obtained were as follows: (1) The damage areas on the interfacial boundaries showed more severe change on the back side interface than on the impact side interface with increasing ply-angle. (2) The damage areas on the interfacial boundaries became larger with increasing impact velocity or ply-angle. (3) The impact damaged zone showed the delamination on the interfacial boundaries and transverse cracks inside laminas. (4) The impact damaged zone was affected by the impactor size and speed or ply-angle under same impact energy condition. (5) Compressive Young's moduli before and after impact were lower than theoretical value, but showed a similar change according to ply-angle. (6) Compressive Young's moduli after impact were higher than those before impact, but there was no remarkable change in apparent compressive modulus after impact.t.act.
Journal of Korea Technical Association of The Pulp and Paper Industry
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v.37
no.3
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pp.23-32
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2005
A change of z-directional structural and surface properties by calendering has a great influence on liquid penetration into a sheet. It could be also important for multi-ply sheet because it contacts liquid dunhg coating or converting process. Therefore, this study was aimed to evaluate of a change of z-directional structure in multi-ply sheet by calendering. To do this, multi-ply sheets were prepared with various raw materials and calendered at the different pressure and temperature conditions. In multi-ply sheet which consisted of one kind of pulp fiber, thickness reductions were higher in top and bottom plies than in middle plies. And in the case of soft nip calender treatment with high temperature, top layer which was in contact with heating roll showed the highest reduction of thickness. Hard nip calender treatment showed U-shaped density profile in z-direction, but compression profile by SNC treatment was dependent on calendering condition. To examine z-directional structure of multi-ply sheet which was composed of different raw material for each layer, CLSM (Confocal Laser Scanning Microscopy) analyses were carried out on cross direction of sheet. It turned out to be a useful tool for investigating z-directional analysis. As a result, variation of thickness reduction in z-direction is dependent on ply structure, compressibility of pulp fiber, and calendering condition.
The delamination is a special mode of failure occurring in composite laminates. Several numerical studies with finite element analysis have been carried out on the delamination behavior of unidirectional composite laminates. On the other hand, the fracture for the multi-directional composite laminates may occur not only along the resin-fiber interface between plies known as interply or interlaminar fracture but also within a ply known as interyarn or intralaminar fracture accompanied by matrix cracking and fiber bridging. In addition, interlaminar and intralaminar cracks appear at irregular proportions and intralaminar cracks proceeded at arbitrary angle. The probabilistic analysis method for the prediction of crack growth behavior within a layer is more advantageous than the deterministic analysis method. In this paper, we analyze the crack path when the mode I load is applied to the cross-ply carbon/epoxy composite laminates and collect and analyze the probability data to be used as the basis of the probabilistic analysis in the future. Two criteria for the theoretical analysis of the crack growth direction were proposed by analyzing the stress field at the crack tip of orthotropic materials. Using the proposed method, the crack growth directions of the cross-ply carbon/epoxy laminates were analyzed qualitatively and quantitatively and compared with experimental results.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.8
no.5
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pp.425-434
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1984
The concept of intermittent interlaminar bonding is investigated as a means of improving the fracture toughness of cross-ply Gr/Ep composites without significant loss of tensile strength and modulus. The concept of linear elastic fracture mechanics(LEFM)is used to study the effects of strong bonded area and bonding composites. The experimental results indicate that the fracture toughness and notch strength of intermittent interlaminar bonded composities are improved and the tensile strength only decreased by 3-8% in comparison to those of the fully bonded composites. Damage zones around the crack tip are detected by the modified X-Ray non-destructive testing technique and the fractography. The improvement of toughness is explained based on the damage zones. The mechanisms of damage zone are shown to be caused by subcrack along the fiber on the 0.deg. ply, matrix cracking along the fiber on the 90.deg. ply, interlaminar delamination, and ply pull-out of the 0.deg. ply.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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