The present study investigated, both experimentally and numerically, the improvement of low-velocity impact damage resistance of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) laminates due to through-the-thickness stitching. First, we conducted drop-weight impact tests for stitched and unstitched laminates. The results of damage inspection confirmed that stitching did improve the impact damage resistance, and revealed that the improvement effect became greater as the impact energy increased. Moreover, the stitching affected the through-the-thickness damage distribution. Next, we performed FEM analysis and calculated the energy release rate of the delamination crack using the virtual crack closure technique (VCCT). The numerical results revealed that the stitching affected the through-the-thickness damage distribution because the stitch threads had a marked effect on decreasing both the modes I and II energy release rate around the bottom of the laminate. Comparison of the results for models that contained delaminations of various sizes revealed that the energy release rate became lower as delamination size increased; therefore the stitching improved the impact resistance more effectively when the impact energy was higher.
The purpose of this work is to investigate fatigue damage of quasi-isotropic laminates under tensile loading in different directions. Low cycle fatigue tests of $[0/-60/60]_s$ laminates and $[30/-30/90]_s$ laminates were carried out. Material systems used are AS4/Epoxy and AS4/PEEK. The fatigue damage of $[30/-30/90]_s$ is very different from that of $[0/-60/60]_s$. The experimental results are compared with the result obtained from the method for determining strain energy release rate components proposed by the authors. The analytical results were in good agreement with the experimental results. It is proved that the failure criterion based on the strain energy release rate is an appropriate approach to predict the initiation and growth of delaminations under cyclic loading.
The predictive utility of a damage model depends heavily on its particular choice of a damage variable, which serves as a macroscopic approximation in describing the underlying micromechanical processes of microdefects. In the case of spatially perfectly randomly distributed microcracks or microvoids in all directions, isotropic damage model is an appropriate choice, and scalar damage variables were widely used for isotropic or one-dimensional phenomenological damage models. The simplicity of a scalar damage representation is indeed very attractive. However, a scalar damage model is of somewhat limited use in practice. In order to entirely characterize the isotropic damage behaviors of damaged materials in multidimensional space, a system theory of isotropic double scalar damage variables, including the expressions of specific damage energy release rate, the coupled constitutive equations corresponding to damage, the conditions of admissibility for two scalar damage effective tensors within the framework of the thermodynamics of irreversible processes, was provided and analyzed in this study. Compared with the former studies, the theoretical formulations of double scalar damage variables in this study are given in the form of matrix, which has many features such as simpleness, directness, convenience and programmable characteristics. It is worth mentioning that the above-mentioned theoretical formulations are only logically reasonable. Owing to the limitations of time, conditions, funds, etc. they should be subject to multifaceted experiments before their innovative significance can be fully verified. The current level of research can be regarded as an exploratory attempt in this field.
In this study, considering dissipated energy in fracture process zone (FPZ), a novel criterion based on maximum strain energy release rate (SER) for orthotropic materials is presented. General case of in-plane loading for cracks along the fibers is assumed. According to the experimental observations, crack propagation is supposed along the fibers and the reinforcement isotropic solid (RIS) concept is employed as a superior model for orthotropic materials. SER in crack initiation and propagation phases is investigated. Elastic properties of FPZ are extracted as a function of undamaged matrix media and micro-crack density. This criterion meaningfully links between dissipated energy due to toughening mechanisms of FPZ and the macroscopic fracture by defining stress intensity factors of the damaged zone. These coefficients are used in equations of maximum SER criterion. The effect of crack initiation angle and the damaged zone is considered simultaneously in this criterion and mode II stress intensity factor is extracted in terms of stress intensity factors of damage zone and crack initiation angle. This criterion can evaluate the effects of FPZ on the fracture behavior of orthotropic material. Good agreement between extracted fracture limit curves (FLC's) and available experimental data proves the ability of the new proposed criterion.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
/
v.8
no.2
/
pp.80-85
/
1999
The purpose of this work is to investigate fatigue damage of quasi-isotropic laminates under tensile loading in different directions. Low cycle fatigue tests of [0/-60/+60]a laminates and [+30/-30/90]s lamina tes were carried out. Material systems used are AS4/Epoxy and AS4/PEEK. The fatigue damage of [+30/-30/90]s is very different from that of [0/-60/+60]s. The position of delamination generated at AS4/Epoxy and AS$/PEEK laminates were differentiated by the matrix difference that is, we suppose, the value of both GIcr(critical energy release rate of mode-I) and GIIIcr(critical energy release rate of mode-III) difference.
In this study, when the applied directions of tensile loading is changed fatigue damage of quasi-isotropic composite laminates was discussed. Low cycle fatigue tests of $[0/-60/+60]_s$ laminates and $[+30/-30/90]_s$ laminates were carried out. Material systems used were AS4/Epoxy and AS4/PEEK. The fatigue damage of $[+30/-30/90]_s$ laminates differed from that of $[0/-60/+60]_s$ laminates. The position of delamination generated at AS4/Epoxy and AS4/PEEK $[+30/-30/90]_s$ laminates appeared differently according to the kind of matrix. Critical values of strain energy release rate were obtained by using the strain measured at the initiation of delamination. The experimental results agreed well with the results obtained by the proposed method for determining strain energy release rate.
A boundary element method is applied to the analysis of crack trajectory in materials with complex microstructure, such as discontinuously reinforced composite materials, and systems subjected to complex loading, such as indentation. The path followed by the crack(s) has non-trivial geometry. A study of the stress intensity factors and fracture toughness of such systems must therefore be accompanied by an analysis of crack trajectory. The simulation is achieved using a dual boundary integral method in planar problems, and a single boundary integral method coupled with substructuring in axisymmetric problems. The direction of crack propagation is determined using the maximum mechanical energy release rate criterion. The method is demonstrated by application to (i) a composite material composed of components having the elastic properties of aluminium (matrix) and silicon carbide (reinforcement), and (ii) analysis of contact damage induced by the action of an indenter on brittle materials. The chief advantage of the method is the ease with which problems having complex geometry or loading (giving rise to complex crack trajectories) can be treated.
High-cycle fatigue characteristics of quasi-isotropic carbon fiber reinforced plastic (CFRP) laminates [-45/0/45/90]s up to $10^8$ cycles were investigated. To assess the fatigue behavior in the high-cycle region, fatigue tests were conducted at a frequency of 100 Hz, since it is difficult to investigate the fatigue characteristics in high-cycle at 5 Hz. Then, the damage behavior of the specimen was observed with a microscope, soft X-ray photography and a 3D ultrasonic inspection system. In this study, to evaluate quantitative characteristics of both transverse crack propagation and delamination growth in the high-cycle region, the energy release rate associated with damage growth in the width direction was calculated. Transverse crack propagation and delamination growth in the width direction were evaluated based on a modified Paris law approach. The results revealed that transverse crack propagation delayed under the test conditions of less than ${\sigma}_{max}/{\sigma}_b$ = 0.3 of the applied stress level.
Control of the mechanical behavior of composite materials and structures under monotonic and dynamic loads for cracks and damage is a vast and complex area of research. The modeling of the different physical phenomena and behavior characteristics of a composite material during deformation play an important role in the structural design. Our study aims to analyze numerically the energy release rate parameter G of a composite laminated plate (glass or boron / epoxy) cross-ply [$+{\alpha}$, $-{\alpha}$] in the presence of a crack between two circular notches under the effect of several parameters such as fiber orientation ${\alpha}$, the crack orientation ${\beta}$, the orientation ${\gamma}$ of the two considered circular notches and the effect of mechanical properties. Our results show clearly that both notches orientation has more effect on G than the cracks and fibers orientations.
This paper concerns the development of a computational model for the damage evolution of engineering materials under dynamic loading. Two models describing the anisotropic damage evolution of a material are presented; the first is based on a power function of the effective equivalent stress and the second on the damage strain energy release rate. The methods for computing the damage accumulated in structural components and their implementation in a finite element programme are presented together with some numerical results. The dynamic response of a damaged structural component and the dynamic behaviour of a damaged material have been studied numerically. This study shows that the frequency spectrum of a damaged structure is down-shifted, while the damping ratio of damaged materials becomes higher, the amplitude of the response significantly increases and the resonance ensuing from the damage growth still occurs in a damaged structure.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.