Fatigue Fracture Analysis of Composite Plates with an Elliptical Hole

In this study, the analysis of fatigue fracture of composite plates with an elliptical hole having a longer axis parallel to the direction of the applied force is performed. The plates were made of glass/epoxy preimpregnate consisting of eight individual layers with the fiber configuration of [ +45°...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2017
Hauptverfasser: Kielbasa, B., Balon, P., Swiatoniowski, A., Szostak, J.
Format: Artikel
Sprache:English
Veröffentlicht: Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2017
Schriftenreihe:Проблемы прочности
Schlagworte:
Online Zugang:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173685
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Fatigue Fracture Analysis of Composite Plates with an Elliptical Hole / B. Kielbasa,P. Balon, A. Swiatoniowski, J. Szostak // Проблемы прочности. — 2017. — № 4. — С. 19-33. — Бібліогр.: 12 назв. — англ.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-173685
record_format dspace
fulltext
spelling nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1736852025-02-09T22:11:21Z Fatigue Fracture Analysis of Composite Plates with an Elliptical Hole Анализ усталостного разрушения композитных пластин с эллиптическим отверстием Kielbasa, B. Balon, P. Swiatoniowski, A. Szostak, J. Научно-технический раздел In this study, the analysis of fatigue fracture of composite plates with an elliptical hole having a longer axis parallel to the direction of the applied force is performed. The plates were made of glass/epoxy preimpregnate consisting of eight individual layers with the fiber configuration of [ +45° / -45° / +45° / -45° ]S. The mechanical properties and material constants were assessed by performing static tensile tests and analytical calculations. The nominal fiber volume in the composite plates was experimentally determined. The test method of infrared passive thermography was implemented as a non-destructive testing, which provided the determination of the temperature distribution throughout the entire fatigue process. The thermograms were obtained and compared to the real-time photographs of the plates. Moreover, the specific results concerning fatigue phenomena and basic composite failure forms, which usually occur during the fatigue process, are discussed in detail. The theoretically predicted three individual fatigue fracture phases were corroborated the original test results. The first-ply failure (FPF) occurred in the local stress concentration area and propagated in the direction of the corners, along the fibers. The failure forms observed in the static and fatigue tests were nearly the same. Moreover, the comparative analysis of the fatigue fracture of laminates with three various types of holes was performed and presented in the graphical and tabular forms. Проанализировано усталостное разрушение композитных пластин с эллиптическим отверстием, более длинная ось которого параллельна направлению приложенной силы. Пластины изготовлены из стеклоэпоксидного препрега, состоящего из восьми отдельных слоев с ориентацией волокон [ +45° / -45° / +45° / -45° ]S Механические свойства и константы мате риала исследовались и определялись по результатам статических испытаний на растяжение и экспериментальных измерений. Экспериментально определен также номинальный объем волокон в композитных пластинах. Метод экспериментального исследования на основе данных пассивной инфракрасной термографии был реализован как неразрушающий метод. Это позволило определять расположение температур при анализе усталостного разрушения. Полученные термограммы сравнивались с фотографиями пластин в реальном времени. Представлена конкретная информация об усталости и основных видах разрушения композита, что обычно имеет место в процессе усталости. В подтверждение теоретических положений при экспериментальном исследовании установлены три стадии усталостного разрушения. Разрушение первого слоя происходило в локальной зоне концентрации напряжений и распространялось вдоль волокон в направлении углов. Виды разрушения, наблюдаемые при статических и усталостных испытаниях, были почти одинаковыми. Приведены данные сравнения усталостного разрушения многослойного материала с тремя различными типами отверстий. 2017 Article Fatigue Fracture Analysis of Composite Plates with an Elliptical Hole / B. Kielbasa,P. Balon, A. Swiatoniowski, J. Szostak // Проблемы прочности. — 2017. — № 4. — С. 19-33. — Бібліогр.: 12 назв. — англ. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173685 539.4 en Проблемы прочности application/pdf Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language English
topic Научно-технический раздел
Научно-технический раздел
spellingShingle Научно-технический раздел
Научно-технический раздел
Kielbasa, B.
Balon, P.
Swiatoniowski, A.
Szostak, J.
Fatigue Fracture Analysis of Composite Plates with an Elliptical Hole
Проблемы прочности
description In this study, the analysis of fatigue fracture of composite plates with an elliptical hole having a longer axis parallel to the direction of the applied force is performed. The plates were made of glass/epoxy preimpregnate consisting of eight individual layers with the fiber configuration of [ +45° / -45° / +45° / -45° ]S. The mechanical properties and material constants were assessed by performing static tensile tests and analytical calculations. The nominal fiber volume in the composite plates was experimentally determined. The test method of infrared passive thermography was implemented as a non-destructive testing, which provided the determination of the temperature distribution throughout the entire fatigue process. The thermograms were obtained and compared to the real-time photographs of the plates. Moreover, the specific results concerning fatigue phenomena and basic composite failure forms, which usually occur during the fatigue process, are discussed in detail. The theoretically predicted three individual fatigue fracture phases were corroborated the original test results. The first-ply failure (FPF) occurred in the local stress concentration area and propagated in the direction of the corners, along the fibers. The failure forms observed in the static and fatigue tests were nearly the same. Moreover, the comparative analysis of the fatigue fracture of laminates with three various types of holes was performed and presented in the graphical and tabular forms.
format Article
author Kielbasa, B.
Balon, P.
Swiatoniowski, A.
Szostak, J.
author_facet Kielbasa, B.
Balon, P.
Swiatoniowski, A.
Szostak, J.
author_sort Kielbasa, B.
title Fatigue Fracture Analysis of Composite Plates with an Elliptical Hole
title_short Fatigue Fracture Analysis of Composite Plates with an Elliptical Hole
title_full Fatigue Fracture Analysis of Composite Plates with an Elliptical Hole
title_fullStr Fatigue Fracture Analysis of Composite Plates with an Elliptical Hole
title_full_unstemmed Fatigue Fracture Analysis of Composite Plates with an Elliptical Hole
title_sort fatigue fracture analysis of composite plates with an elliptical hole
publisher Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
publishDate 2017
topic_facet Научно-технический раздел
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/173685
citation_txt Fatigue Fracture Analysis of Composite Plates with an Elliptical Hole / B. Kielbasa,P. Balon, A. Swiatoniowski, J. Szostak // Проблемы прочности. — 2017. — № 4. — С. 19-33. — Бібліогр.: 12 назв. — англ.
series Проблемы прочности
work_keys_str_mv AT kielbasab fatiguefractureanalysisofcompositeplateswithanellipticalhole
AT balonp fatiguefractureanalysisofcompositeplateswithanellipticalhole
AT swiatoniowskia fatiguefractureanalysisofcompositeplateswithanellipticalhole
AT szostakj fatiguefractureanalysisofcompositeplateswithanellipticalhole
AT kielbasab analizustalostnogorazrušeniâkompozitnyhplastinsélliptičeskimotverstiem
AT balonp analizustalostnogorazrušeniâkompozitnyhplastinsélliptičeskimotverstiem
AT swiatoniowskia analizustalostnogorazrušeniâkompozitnyhplastinsélliptičeskimotverstiem
AT szostakj analizustalostnogorazrušeniâkompozitnyhplastinsélliptičeskimotverstiem
first_indexed 2025-12-01T08:11:57Z
last_indexed 2025-12-01T08:11:57Z
_version_ 1850292796537176064