Analysis of smart aramid fiber reinforced laminar thermoplastic composite material under static loading
Analiza SMART aramidnim vlaknom ojačanih laminarnih termoplastičnih kompozitnih materijala tokom statičkog opterećivanja: poređenje eksperimentalnih rezultata i numeričke simulacije
Апстракт
In order to obtain a composite material with desired improved resistance to penetration of ballistic projectiles, a poly(p-phenyleneterephthalamide) reinforced laminar thermoplastic composite material has been made. This paper describes the procedure of manufacturing such a composite material, as well as the procedure of embedding fiberoptic sensors (FOS) in it, using the hot-melt method. Optical fibers were embedded in specimens of composite materials as intensity-based real-time damage detection sensors. Manufactured composite specimens with embedded FOS were subjected to static loading indentation. The initiation of damage and fracture during testing was detected by observation of the characteristic changing of the optical signal. The results of the experiments confirmed that optical fibers might be applied as intensity sensors in real-time monitoring of structural changes in thermoplastic laminate composite materials. The finite element method (FEM) modeling was used to analyze str...ess and displacement distributions through the layered composite plate, caused by indentation and to simulate the contact problem - projectile/composite plate. The finite element simulation results of the considered layered composite plate have shown very good agreement with the experimental results.
Sa ciljem dobijanja kompozitnog materijala poboljšane otpornosti na proboj balističkog projektila, napravljen je poli(p-fenilentereftalamidom) ojačan laminarni termoplastični kompozitni materijal. Ovaj rad opisuje postupak izrade ovog kompozitnog materijala, kao i postupak ugradnje fiber-optičkih senzora (FOS) u isti, upotrebom metode toplog presovanja. Optička vlakna su ugrađena u uzorke kompozitnih materijala kao intenzitetni senzori za detekciju oštećenja u realnom vremenu. Izrađeni kompozitni uzorci sa ugrađenim FOS su izlagani statičkom opterećenju utiskivanjem. Inicijalno oštećenje i lom tokom ispitivanja su detektovani padom inteziteta svetlosnog signala propuštenog kroz optička vlakna. Rezultati eksperimenata su potvrdili opravdanost upotrebe optičkih vlakana kao intenzitetnih senzora za praćenje strukturalnih promena u termoplastičnim laminarnim kompozitnim materijalima u realnom vremenu. Za analizu raspodele napona i deformacija po debljini višeslojne kompozitne ploče, pod de...jstvom utiskivanja, korišćen je metod konačnih elemenata (MKE). Primenom MKE je simuliran kontaktni problem projektil/kompozitna ploča. Rezultati MKE analize razmatrane kompozitne ploče su pokazali odlično slaganje sa eksperimentalnim rezultatima.
Кључне речи:
composite materials / thermoplastic materials / laminar materials / smart materials / ballistic protection / optical fiber / stress analysis / FEM / kompozitni materijali / termoplatični materijali / laminarni materijali / SMART materijali / balistička zastita / optičko vlakno / analiza napona / metoda konačnih elemenataИзвор:
Scientific Technical Review, 2008, 58, 1, 25-31Издавач:
- Military Technical Institute, Belgrade
Институција/група
Tehnološko-metalurški fakultetTY - JOUR AU - Živković, Irena AU - Maksimović, Katarina AU - Kojović, Aleksandar AU - Aleksić, Radoslav PY - 2008 UR - http://TechnoRep.tmf.bg.ac.rs/handle/123456789/1270 AB - In order to obtain a composite material with desired improved resistance to penetration of ballistic projectiles, a poly(p-phenyleneterephthalamide) reinforced laminar thermoplastic composite material has been made. This paper describes the procedure of manufacturing such a composite material, as well as the procedure of embedding fiberoptic sensors (FOS) in it, using the hot-melt method. Optical fibers were embedded in specimens of composite materials as intensity-based real-time damage detection sensors. Manufactured composite specimens with embedded FOS were subjected to static loading indentation. The initiation of damage and fracture during testing was detected by observation of the characteristic changing of the optical signal. The results of the experiments confirmed that optical fibers might be applied as intensity sensors in real-time monitoring of structural changes in thermoplastic laminate composite materials. The finite element method (FEM) modeling was used to analyze stress and displacement distributions through the layered composite plate, caused by indentation and to simulate the contact problem - projectile/composite plate. The finite element simulation results of the considered layered composite plate have shown very good agreement with the experimental results. AB - Sa ciljem dobijanja kompozitnog materijala poboljšane otpornosti na proboj balističkog projektila, napravljen je poli(p-fenilentereftalamidom) ojačan laminarni termoplastični kompozitni materijal. Ovaj rad opisuje postupak izrade ovog kompozitnog materijala, kao i postupak ugradnje fiber-optičkih senzora (FOS) u isti, upotrebom metode toplog presovanja. Optička vlakna su ugrađena u uzorke kompozitnih materijala kao intenzitetni senzori za detekciju oštećenja u realnom vremenu. Izrađeni kompozitni uzorci sa ugrađenim FOS su izlagani statičkom opterećenju utiskivanjem. Inicijalno oštećenje i lom tokom ispitivanja su detektovani padom inteziteta svetlosnog signala propuštenog kroz optička vlakna. Rezultati eksperimenata su potvrdili opravdanost upotrebe optičkih vlakana kao intenzitetnih senzora za praćenje strukturalnih promena u termoplastičnim laminarnim kompozitnim materijalima u realnom vremenu. Za analizu raspodele napona i deformacija po debljini višeslojne kompozitne ploče, pod dejstvom utiskivanja, korišćen je metod konačnih elemenata (MKE). Primenom MKE je simuliran kontaktni problem projektil/kompozitna ploča. Rezultati MKE analize razmatrane kompozitne ploče su pokazali odlično slaganje sa eksperimentalnim rezultatima. PB - Military Technical Institute, Belgrade T2 - Scientific Technical Review T1 - Analysis of smart aramid fiber reinforced laminar thermoplastic composite material under static loading T1 - Analiza SMART aramidnim vlaknom ojačanih laminarnih termoplastičnih kompozitnih materijala tokom statičkog opterećivanja: poređenje eksperimentalnih rezultata i numeričke simulacije EP - 31 IS - 1 SP - 25 VL - 58 UR - https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_1270 ER -
@article{ author = "Živković, Irena and Maksimović, Katarina and Kojović, Aleksandar and Aleksić, Radoslav", year = "2008", abstract = "In order to obtain a composite material with desired improved resistance to penetration of ballistic projectiles, a poly(p-phenyleneterephthalamide) reinforced laminar thermoplastic composite material has been made. This paper describes the procedure of manufacturing such a composite material, as well as the procedure of embedding fiberoptic sensors (FOS) in it, using the hot-melt method. Optical fibers were embedded in specimens of composite materials as intensity-based real-time damage detection sensors. Manufactured composite specimens with embedded FOS were subjected to static loading indentation. The initiation of damage and fracture during testing was detected by observation of the characteristic changing of the optical signal. The results of the experiments confirmed that optical fibers might be applied as intensity sensors in real-time monitoring of structural changes in thermoplastic laminate composite materials. The finite element method (FEM) modeling was used to analyze stress and displacement distributions through the layered composite plate, caused by indentation and to simulate the contact problem - projectile/composite plate. The finite element simulation results of the considered layered composite plate have shown very good agreement with the experimental results., Sa ciljem dobijanja kompozitnog materijala poboljšane otpornosti na proboj balističkog projektila, napravljen je poli(p-fenilentereftalamidom) ojačan laminarni termoplastični kompozitni materijal. Ovaj rad opisuje postupak izrade ovog kompozitnog materijala, kao i postupak ugradnje fiber-optičkih senzora (FOS) u isti, upotrebom metode toplog presovanja. Optička vlakna su ugrađena u uzorke kompozitnih materijala kao intenzitetni senzori za detekciju oštećenja u realnom vremenu. Izrađeni kompozitni uzorci sa ugrađenim FOS su izlagani statičkom opterećenju utiskivanjem. Inicijalno oštećenje i lom tokom ispitivanja su detektovani padom inteziteta svetlosnog signala propuštenog kroz optička vlakna. Rezultati eksperimenata su potvrdili opravdanost upotrebe optičkih vlakana kao intenzitetnih senzora za praćenje strukturalnih promena u termoplastičnim laminarnim kompozitnim materijalima u realnom vremenu. Za analizu raspodele napona i deformacija po debljini višeslojne kompozitne ploče, pod dejstvom utiskivanja, korišćen je metod konačnih elemenata (MKE). Primenom MKE je simuliran kontaktni problem projektil/kompozitna ploča. Rezultati MKE analize razmatrane kompozitne ploče su pokazali odlično slaganje sa eksperimentalnim rezultatima.", publisher = "Military Technical Institute, Belgrade", journal = "Scientific Technical Review", title = "Analysis of smart aramid fiber reinforced laminar thermoplastic composite material under static loading, Analiza SMART aramidnim vlaknom ojačanih laminarnih termoplastičnih kompozitnih materijala tokom statičkog opterećivanja: poređenje eksperimentalnih rezultata i numeričke simulacije", pages = "31-25", number = "1", volume = "58", url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_1270" }
Živković, I., Maksimović, K., Kojović, A.,& Aleksić, R.. (2008). Analysis of smart aramid fiber reinforced laminar thermoplastic composite material under static loading. in Scientific Technical Review Military Technical Institute, Belgrade., 58(1), 25-31. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_1270
Živković I, Maksimović K, Kojović A, Aleksić R. Analysis of smart aramid fiber reinforced laminar thermoplastic composite material under static loading. in Scientific Technical Review. 2008;58(1):25-31. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_1270 .
Živković, Irena, Maksimović, Katarina, Kojović, Aleksandar, Aleksić, Radoslav, "Analysis of smart aramid fiber reinforced laminar thermoplastic composite material under static loading" in Scientific Technical Review, 58, no. 1 (2008):25-31, https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_1270 .
Related items
Showing items related by title, author, creator and subject.
-
Thermal shock of ceramic material : Comparison of resistance parameter with the critical ΔT values ΔTc = ΔTc(Bi) of ceramic materials
Volkov-Husović, Tatjana; Jančić, Radmila; Popović, Z.V. (Trans Tech Publications Ltd, Durnten-Zurich, 1997) -
Approximation of material behaviour of PLLA polymer in HAp/PLLA biocomposite material using nanoindentation and finite element method
Balać, Igor; Aleksendrić, D.; Tang, C. Y.; Tsui, C. P.; Uskoković, Petar; Uskoković, Dragan (Savez inženjera metalurgije Srbije, Beograd, 2007) -
Supplementary material for the article: Mancic, L.; Djukic-Vukovic, A.; Dinic, I.; Nikolic, M. G.; Rabasovic, M. D.; Krmpot, A. J.; Costa, A. M. L. M.; Trisic, D.; Lazarevic, M.; Mojovic, L.; et al. NIR Photo-Driven Upconversion in NaYF 4 :Yb,Er/PLGA Particles for in Vitro Bioimaging of Cancer Cells. Materials Science and Engineering C 2018, 91, 597–605. https://doi.org/10.1016/j.msec.2018.05.081
Mančić, Lidija; Djukić-Vuković, Aleksandra; Dinić, Ivana; Nikolić, Marko G.; Rabasović, Mihailo D.; Krmpot, Aleksandar; Costa, Antonio Mario Leal Martins; Trišić, Dijana; Lazarević, Miloš; Mojović, Ljiljana; Milošević, Olivera B. (Elsevier Science Bv, Amsterdam, 2018)