Stress concentration at a hooked-fiber textile composite layer with local technological defects under biaxial tension on transversal origin


Cite item

Full Text

Abstract

A new model has been developed to simulate a woven textile composite layer with a polycrystalline matrix. Based on the numerical solution of the boundary-value problem by the finite-element method, the values of stress concentration caused by local processing defects (break in a fiber, closed internal pore) under symmetric biaxial macrodeformation are obtained. The numerical solution by the finite-element method is received using the part of SALOME-MECA framework, the non-commercial package Code-Aster. The regions of maximum stress disturbance coefficients in the textile composite layer are determined. The cause of marked increase of stress disturbance coefficients is the contact with friction between the fibers of reinforcing skeleton and the shifts are the main mechanisms of polycrystalline matrix damaging. It is shown that application of additional processing operations to fill the formed voids by matrix material can decrease stress concentration and increase the ability of a material to withstand external force loads. The mechanisms responsible for initiation of damages in a polycrystalline matrix are determined.

About the authors

Denis V Dedkov

Perm National Research Polytechnic University

Email: denis.v.dedkov@gmail.com
Postgraduate Student, Dept. of Mechanics for Composite Materials and Structures 29, Komsomolskiy Prospekt, Perm, 614990, Russia

Alexey V Zaitsev

Perm National Research Polytechnic University

Email: zav@pstu.ru
(Ph. D. Phys. & Math.), Associate Professor, Dept. of Mechanics for Composite Materials and Structures 29, Komsomolskiy Prospekt, Perm, 614990, Russia

References

  1. В. Ф. Суровикин, Ю. В. Суровикин, М. С. Цеханович, “Новые направления в технологии получения углерод-углеродных материалов. Применение углерод-углеродных материалов” // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им.
  2. Д. И. Менделеева), 2007. Т. LI, № 4. С. 111–118. V. F. Surovikin, Yu. V. Surovikin, M. S. Tsekhanovich, “New fields in the technology for manufacturing carbon-carbon materials. Application of carbon-carbon materials” // Rus. J. Gen. Chem., 2007. Vol. 77, no. 12. Pp. 2301–2310.
  3. Д. В. Дедков, А. В. Зайцев, А. А. Ташкинов, “Концентрация напряжений в слое тканого композита с закрытыми внутренними технологическими порами” // Вестник ПНИПУ. Механика, 2011. № 4. С. 29–36.
  4. Д. В. Дедков, А. А. Ташкинов, “Коэффициенты концентрации напряжений в слое тканого композита с локальными технологическими дефектами при чистом формоизменении” // Вычислительная механика сплошных сред, 2013. № 6. С. 103–109.
  5. А. С. Иманкулова, Текстильные композиты. Бишкек: МОК, 2005. 152 с.
  6. J. Cao, R. Akkerman, P. Boisse, J. Chen, H. S. Cheng, E. F. de Graaf, J. L. Gorczyca, P. Harrison, G. Hivet, J. Launay, W. Lee, L. Liu, S. V. Lomov, A. Long, E. de Luycker, F. Morestin, J. Padvoiskis, X. Q. Peng, J. Sherwood, Tz. Stoilova, X. M. Tao, I. Verpoest, A. Willems, J. Wiggers, T. X. Yu, B. Zhu, “Characterization of mechanical behavior of woven fabrics: Experimental methods and benchmark results” // Compos. Part A: Appl. Sci. Manuf., 2008. Vol. 39, no. 6. Pp. 1037–53.
  7. P. Harrison, M. J. Clifford, A. C. Long, “Shear characterisation of viscous woven textile composites: a comparison between picture frame and bias extension experiments” // Composites Sci. Technol., 2004. Vol. 64, no. 10–11. Pp. 1453–1465.
  8. Ю. М. Тарнапольский, А. В. Розе, И. Г. Жигун, Г. М. Гуняев, “Конструкционные особенности материалов, армированных высокомодульными волокнами” // Механика полимеров, 1971. № 4. С. 676–685.
  9. Yu. M. Tarnopol'skii, A. V. Roze, I. G. Zhigun, G. M. Gunyaev, “Structural characteristics of materials reinforced with highmodulus fibers” // Polymer Mechanics, 1971. Vol. 7, no. 4. Pp. 600–609.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2013 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).