Sojan Andrews Zachariah;Dayananda Pai K;Padmaraj N H;Satish Shenoy Baloor
Advances in materials Research
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제13권5호
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pp.391-416
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2024
Hybrid composite materials are widely used in various load-bearing structural components of micro - mini UAVs. However, the design of thin laminates for better impact resistance remains a challenge, despite the strong demand for lightweight structures. This work aims to assess the low-velocity impact (LVI) behaviour of thin quasi-isotropic woven carbon/ aramid epoxy hybrid laminates using experimental and numerical techniques. Drop tower impact test with 10 J and 15 J impact energies is performed on carbon/epoxy laminates having aramid layers at different sequences and locations. The impact behaviour is experimentally evaluated using force-time, force-deformation, and energy-time histories considering delamination threshold load, peak load, and laminate deflection. Ultrasonic C-scan is performed on the post-impact samples to analyse the insidious damage profile at different impact energies. The experimental data is further utilized to numerically simulate LVI behaviour by employing the representative volume element model. The numerical results are in good agreement with the experimental data. Numerical and experimental approach predicts that the hybrid laminates with aramid layers at both impact and non-impact sides of the laminate exhibits significant improvement in the overall impact behaviour by having a subcritical damage morphology compared to carbon/epoxy laminate. A combined numerical-experimental approach is proposed for evaluating the effective impact performance.
In this paper, the experiments have been conducted to measure the residual velocity for 3.5g steel ball perforating light weight metal plates of aluminum alloy and magnesium alloy. Non-contact electro-magnetic sensors were used to measure the velocity of steel ball before/after perforating plates. The thicknesses of specimens used were about 2.8mm and 4.8mm. The impact velocities of steel ball were from 662m/s to 3594m/s. With same conditions, numerical analysis using Autodyn 2D has been conducted. The results of numerical analysis corresponded with those of experiments. Also, It is suggested that the difference between the residual velocity of experiment or numerical analysis and that of THOR experimental equation of BRL grew smaller as the impact velocity were increased.
Metallic sandwich plate with a truss core has metallic inner structures which have low relative density between a pair of metal skin sheets or face sheets. In this work, low impact tests have been carried out to examine the behavior of sandwich plates with a pyramidal truss core. For the low velocity impact, the impact apparatus of drop weight type has been fabricated. From the results of the experiments, maximum energy absorption is found to happen when the upper sheet fails. The sandwich plate loses its absorption ability as soon as the inner structures have been crashed completely and optimal core thickness has existed to maximize energy absorption. Comparing the metallic sandwich plate with the monocoque plate, the absorbed energy has been improved up to 160 % and the deflection decreased by up to 76%. As a result, the metallic sandwich plate with a truss core is shown to have good material for impact resistance and energy absorption.
Kim, Ghiseok;Lee, Kye-Sung;Hur, Hwan;Kim, Sun-Jin;Kim, Geon-Hee
비파괴검사학회지
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제35권3호
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pp.206-214
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2015
In this study, low-velocity impact damage (LVID) in glass fiber reinforced plastic (GFRP) was investigated using pulse thermography (PT) and lock-in thermography (LIT) techniques. The main objective of this study was to evaluate the detection performance of each technique for LVID in GFRP. Unidirectional and cross-ply GFRPs were prepared with four energy levels using a drop weight impact machine and they were inspected from the impact side, which may be common in actual service conditions. When the impacted side was used for both inspection and thermal loading, results showed that the suggested techniques were able to identify the LVID which is barely visible to the naked eye. However, they also include limitations that depend on the GFRP thickness at the location of the delamination produced by the lowest impact energy of five joule.
본 연구는 동일한 코어재를 가지는 알루미늄과 유리섬유의 하니컴 샌드위치 판넬의 저속 충격시 발생하는 충격 거동 및 압축 실험을 통하여 압축 강도와 압축 계수를 살펴본다. 저속 충격을 받는 하니컴의 충격 거동을 살펴보기 위하여 중량 낙하식 충격 시험을 실시하며, 충격을 가한 후 데이터 분석 및 현미경을 통하여 전형적인 충격파손모드와 손상정도를 비교 평가하였다. 동일한 충격에너지일 때 유리섬유 하니컴 샌드위치 판넬이 알루미늄 하니컴 샌드위치 판넬보다 최대 하중이 높고, 탄성 에너지가 크며, 충격 강도가 높은 것을 확인할 수 있었다.
Supersonic aircraft and missiles often encounter damage issues due to high-speed collisions with small objects such as ice particles and water droplets. This can significantly impact the safety and performance of these vehicles, making the assessment and development of collision testing crucial. Existing collision testing methods have relied on equipment such as gas guns, which utilize high pressure. However, most accelerators for projectiles are large-scale devices designed for weaponry and high-pressure gases, rendering them inaccessible and unsuitable for laboratory use. Therefore, there is a need for research into easily accessible and economically efficient testing devices at the laboratory level. An impact tester can launch a projectile with a velocity of 100 m/s using low-pressure compressed air at approximately 10 bar. The velocity of the impact tester projectile is determined by the pressure within the chamber, friction, and the length of the barrel. In this study, computational fluid dynamics was utilized to define friction coefficients that match experimental results based on projectile weight, enabling accurate prediction of velocity. The resulting data provides practical and effective insights for the design of impact testers, utilizing the defined friction coefficients to understand and predict complex physical phenomena.
The impact problem of imperfect beams is crucial in engineering fields such as water conservancy and transportation. In this paper, the low velocity impact of graphene reinforced metal foam beams with geometric defects is studied for the first time. Firstly, an improved Hertz contact theory is adopted to construct an accurate model of the contact force during the impact process, while establishing the initial conditions of the system. Subsequently, the classical theory was used to model the defective beam, and the motion equation was derived using Hamilton's principle. Then, the Galerkin method is applied to discretize the equation, and the Runge Kutta method is used for numerical analysis to obtain the dynamic response curve. Finally, convergence validation and comparison with existing literature are conducted. In addition, a detailed analysis was conducted on the sensitivity of various parameters, including graphene sheet (GPL) distribution pattern and mass fraction, porosity distribution type and coefficient, geometric dimensions of the beam, damping, prestress, and initial geometric defects of the beam. The results revealed a strong inhibitory effect of initial geometric defects on the impact response of beams.
In order to investigate the fracture behaviors(perforation modes) and resistance to perforation during ballistic impact of aluminum alloy plate, ballistic tests were conducted. Depth of penetration experiments with 5.56mm-diameter ball projectile launched into 25mm-thickness Al 5052-H34 targets were conducted. A powder gun launched the 3.55g projectiles at striking velocities between 0.6 and 1.0 km/s. radiography of the damaged targets showed different penetration modes as striking velocities increased. Resistance to perforation is determined by the protection ballistic limit($V_{50}$), a statistical velocity with 50% probability for complete perforation. Fracture behaviors and ballistic tolerance, described by perforation modes, are respectfully observed at and above ballistic limit velocities, as a result of $V_{50}$ test and Projectile Through Plates (PTP) test methods. PTP tests were conducted with $0^{\circ}$ obliquity at room temperature using 5.56mm ball projectile. $V_{50}$ tests with $0^{\circ}$ obliquity at room temperature were conducted with projectiles that were able to achieve near or complete perforation during PTP tests. The effect of various impact velocity are studied with depth of penetration.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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