Behavior of smart ballistic composite materials: Comparisons experimental results with numerical simulations
Analiza ponašanja smart balističkih kompozita - poređenje eksperimentalnih rezultata i numeričke simulacije
Нема приказа
Аутори
Živković, IrenaMaksimović, Stevan
Aleksić, Slobodan
Brajović, Ljiljana
Kojović, Aleksandar
Aleksić, Radoslav
Чланак у часопису (Објављена верзија)
Метаподаци
Приказ свих података о документуАпстракт
The object of this paper is exploration of application of optical fibers as intensity-based sensors in real-time damage detection in laminate composite materials, and discussion of loading transfer mechanisms through thermoplastic composites. For experimental purposes, thermoplastic laminate composite materials aramid fiber/poly (vinyl butyral) with embedded optical fibers were made. Initiation of damage and fracture during testing was detected by observation of the intensity drop of the light signal transmitted through optical fiber. Manufactured composite specimens with embedded optical fibers were subjected to static loading indentation by the adapted tensile testing machine. Results of the experiments confirmed that optical fibers may be applied as intensity sensors in real-time monitoring of structural changes in thermoplastic laminar composite materials. Numeric simulation of material behavior under static loading was conducted, and initial fracture criteria were obtained. The fi...nite element model was used to analyse deformation distribution through laminar composite plate, caused by indentation, and to simulate the contact problem - projectile/composite plate. The FEM analysis results of the considered composite plate have shown very good agreement with the experimental results.
Cilj ovoga rada je istraživanje mogućnosti primene optičkih vlakana kao intenzitetnih senzora za detekciju oštećenja slojevitih kompozitnih materijala u realnom vremenu, kao i objašnjenje mehanizama prenosa opterećenja kroz termoplastični kompozitni materijal. Za eksperimentalne potrebe su napravljeni termoplastični slojeviti kompozitni materijali sa ugrađenim optičkim vlaknima. Ispitivana je konfiguracija kontinualnim vlaknima ojačanih kompozita aramidno vlakno/poli (vinil-butiral). Indikacija oštećenja i lom laminata tokom ispitivanja su detektovani padom inteziteta svetlosnog signala propuštenog kroz optička vlakna. Napravljeni uzorci termoplastičnih slojevitih kompozitnih materijala su nakon ugrađivanja optičkih vlakana, izloženi statičkom opterećenju utiskivanjem na adaptiranoj kidalici. Eksperimenti su potvrdili opravdanost upotrebe optičkih vlakana kao senzora za detekciju oštećenja višeslojnih kompozitnih materijala u realnom vremenu.Takođe, urađena je i numerička simulacija po...našanja materijala pri statičkom opterećenju i određeni kriterijumi inicijalnog loma za određivanje trenutka kada dolazi do otkaza sloja u materijalu. Za analizu raspodele deformacija po debljini višeslojne kompozitne ploče, pod dejstvom utiskivača je korišćen metod konačnih elemenata (MKE). Primenom MKE je simuliran kontaktni problem projektil/kompozitna ploča. Rezulatati MKE analize razmatrane kompozitne ploče su pokazali odlično slaganje sa eksperimentom.
Кључне речи:
damage monitoring / thermoplastic composite materials / intensity-based fiber optic sensors / indentation / FEM / praćenje oštećenja / termoplastični kompozitni materijali / intenzitetni fiberoptički senzori / utiskivanje / MKEИзвор:
Tehnička dijagnostika, 2004, 3, 2, 3-12Издавач:
- Visoka tehnička škola strukovnih studija, Beograd
Институција/група
Tehnološko-metalurški fakultetTY - JOUR AU - Živković, Irena AU - Maksimović, Stevan AU - Aleksić, Slobodan AU - Brajović, Ljiljana AU - Kojović, Aleksandar AU - Aleksić, Radoslav PY - 2004 UR - http://TechnoRep.tmf.bg.ac.rs/handle/123456789/630 AB - The object of this paper is exploration of application of optical fibers as intensity-based sensors in real-time damage detection in laminate composite materials, and discussion of loading transfer mechanisms through thermoplastic composites. For experimental purposes, thermoplastic laminate composite materials aramid fiber/poly (vinyl butyral) with embedded optical fibers were made. Initiation of damage and fracture during testing was detected by observation of the intensity drop of the light signal transmitted through optical fiber. Manufactured composite specimens with embedded optical fibers were subjected to static loading indentation by the adapted tensile testing machine. Results of the experiments confirmed that optical fibers may be applied as intensity sensors in real-time monitoring of structural changes in thermoplastic laminar composite materials. Numeric simulation of material behavior under static loading was conducted, and initial fracture criteria were obtained. The finite element model was used to analyse deformation distribution through laminar composite plate, caused by indentation, and to simulate the contact problem - projectile/composite plate. The FEM analysis results of the considered composite plate have shown very good agreement with the experimental results. AB - Cilj ovoga rada je istraživanje mogućnosti primene optičkih vlakana kao intenzitetnih senzora za detekciju oštećenja slojevitih kompozitnih materijala u realnom vremenu, kao i objašnjenje mehanizama prenosa opterećenja kroz termoplastični kompozitni materijal. Za eksperimentalne potrebe su napravljeni termoplastični slojeviti kompozitni materijali sa ugrađenim optičkim vlaknima. Ispitivana je konfiguracija kontinualnim vlaknima ojačanih kompozita aramidno vlakno/poli (vinil-butiral). Indikacija oštećenja i lom laminata tokom ispitivanja su detektovani padom inteziteta svetlosnog signala propuštenog kroz optička vlakna. Napravljeni uzorci termoplastičnih slojevitih kompozitnih materijala su nakon ugrađivanja optičkih vlakana, izloženi statičkom opterećenju utiskivanjem na adaptiranoj kidalici. Eksperimenti su potvrdili opravdanost upotrebe optičkih vlakana kao senzora za detekciju oštećenja višeslojnih kompozitnih materijala u realnom vremenu.Takođe, urađena je i numerička simulacija ponašanja materijala pri statičkom opterećenju i određeni kriterijumi inicijalnog loma za određivanje trenutka kada dolazi do otkaza sloja u materijalu. Za analizu raspodele deformacija po debljini višeslojne kompozitne ploče, pod dejstvom utiskivača je korišćen metod konačnih elemenata (MKE). Primenom MKE je simuliran kontaktni problem projektil/kompozitna ploča. Rezulatati MKE analize razmatrane kompozitne ploče su pokazali odlično slaganje sa eksperimentom. PB - Visoka tehnička škola strukovnih studija, Beograd T2 - Tehnička dijagnostika T1 - Behavior of smart ballistic composite materials: Comparisons experimental results with numerical simulations T1 - Analiza ponašanja smart balističkih kompozita - poređenje eksperimentalnih rezultata i numeričke simulacije EP - 12 IS - 2 SP - 3 VL - 3 UR - https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_630 ER -
@article{ author = "Živković, Irena and Maksimović, Stevan and Aleksić, Slobodan and Brajović, Ljiljana and Kojović, Aleksandar and Aleksić, Radoslav", year = "2004", abstract = "The object of this paper is exploration of application of optical fibers as intensity-based sensors in real-time damage detection in laminate composite materials, and discussion of loading transfer mechanisms through thermoplastic composites. For experimental purposes, thermoplastic laminate composite materials aramid fiber/poly (vinyl butyral) with embedded optical fibers were made. Initiation of damage and fracture during testing was detected by observation of the intensity drop of the light signal transmitted through optical fiber. Manufactured composite specimens with embedded optical fibers were subjected to static loading indentation by the adapted tensile testing machine. Results of the experiments confirmed that optical fibers may be applied as intensity sensors in real-time monitoring of structural changes in thermoplastic laminar composite materials. Numeric simulation of material behavior under static loading was conducted, and initial fracture criteria were obtained. The finite element model was used to analyse deformation distribution through laminar composite plate, caused by indentation, and to simulate the contact problem - projectile/composite plate. The FEM analysis results of the considered composite plate have shown very good agreement with the experimental results., Cilj ovoga rada je istraživanje mogućnosti primene optičkih vlakana kao intenzitetnih senzora za detekciju oštećenja slojevitih kompozitnih materijala u realnom vremenu, kao i objašnjenje mehanizama prenosa opterećenja kroz termoplastični kompozitni materijal. Za eksperimentalne potrebe su napravljeni termoplastični slojeviti kompozitni materijali sa ugrađenim optičkim vlaknima. Ispitivana je konfiguracija kontinualnim vlaknima ojačanih kompozita aramidno vlakno/poli (vinil-butiral). Indikacija oštećenja i lom laminata tokom ispitivanja su detektovani padom inteziteta svetlosnog signala propuštenog kroz optička vlakna. Napravljeni uzorci termoplastičnih slojevitih kompozitnih materijala su nakon ugrađivanja optičkih vlakana, izloženi statičkom opterećenju utiskivanjem na adaptiranoj kidalici. Eksperimenti su potvrdili opravdanost upotrebe optičkih vlakana kao senzora za detekciju oštećenja višeslojnih kompozitnih materijala u realnom vremenu.Takođe, urađena je i numerička simulacija ponašanja materijala pri statičkom opterećenju i određeni kriterijumi inicijalnog loma za određivanje trenutka kada dolazi do otkaza sloja u materijalu. Za analizu raspodele deformacija po debljini višeslojne kompozitne ploče, pod dejstvom utiskivača je korišćen metod konačnih elemenata (MKE). Primenom MKE je simuliran kontaktni problem projektil/kompozitna ploča. Rezulatati MKE analize razmatrane kompozitne ploče su pokazali odlično slaganje sa eksperimentom.", publisher = "Visoka tehnička škola strukovnih studija, Beograd", journal = "Tehnička dijagnostika", title = "Behavior of smart ballistic composite materials: Comparisons experimental results with numerical simulations, Analiza ponašanja smart balističkih kompozita - poređenje eksperimentalnih rezultata i numeričke simulacije", pages = "12-3", number = "2", volume = "3", url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_630" }
Živković, I., Maksimović, S., Aleksić, S., Brajović, L., Kojović, A.,& Aleksić, R.. (2004). Behavior of smart ballistic composite materials: Comparisons experimental results with numerical simulations. in Tehnička dijagnostika Visoka tehnička škola strukovnih studija, Beograd., 3(2), 3-12. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_630
Živković I, Maksimović S, Aleksić S, Brajović L, Kojović A, Aleksić R. Behavior of smart ballistic composite materials: Comparisons experimental results with numerical simulations. in Tehnička dijagnostika. 2004;3(2):3-12. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_630 .
Živković, Irena, Maksimović, Stevan, Aleksić, Slobodan, Brajović, Ljiljana, Kojović, Aleksandar, Aleksić, Radoslav, "Behavior of smart ballistic composite materials: Comparisons experimental results with numerical simulations" in Tehnička dijagnostika, 3, no. 2 (2004):3-12, https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_technorep_630 .