Влияние синусоидальной формы волокон и расстояния между ними на нелинейные динамические характеристики многослойных композитных пластин

Исследуется влияние различных характеристик синусоидальной формы волокон, в том числе амплитуды и количества последовательностей, на упругопластические динамические свойства многослойных композитных пластин с переменным расстоянием между волокнами. Методика исследования основана на некоторых уравнениях Лейсса - Мартена для постоянной осевой динамической нагрузки и двумерном многослойном подходе с классической теорией сдвиговых деформаций первого порядка с пятью степенями свободы на узел и реализована с помощью языка программирования FORTRAN 94. Гипотезы фон Кармана используются для учета геометрической нелинейности в девятиузловых изопериметрических четырехугольных элементах Лагранжа, которые применяются для дискретизации многослойных пластин. Предполагается полное сцепление между слоями без расслоения на основании теории сдвиговых деформаций первого порядка. Для решения нелинейного разрешающего уравнения одновременно используются неявный метод интегрирования Ньюмарка и итерационный метод Ньютона - Рафсона. Результаты исследования показывали, что нелинейные характеристики слоистой композитной пластины зависят от исследуемых параметров волнистости Δ и k волокон, а также от выбранной для данного исследования схемы их распределения.

Effect of Sinusoidal Fiber Waviness on Non-Linear Dynamic Performance of Laminated Composite Plates with Variable Fiber Spacing

This study investigated influence of varying waviness characteristics of fiber, represented by path amplitude Δ and different numbers of half sine waves k , on the elastic-plastic dynamic behaviour of laminated composite plates with variable fiber spacing. The analysis was based on the equations for action of constant axial dynamic loading and two-dimensional layered approach with classical first order shear deformation theory with five degrees of freedom per node, and it was performed with FORTRAN 94 programming language. Von-Karman’s assumptions were used for the discretization of the laminated plates to include geometric nonlinearity for nine-node Lagrangian isoperimetric quadrilateral elements. Complete bond between the layers was assumed with no delamination, which was based on first-order shear deformation theory. The Newmark implicit time integration method and Newton-Raphson iteration were simultaneously used to solve the nonlinear governing equation in conjunction. It was proven in the research that the nonlinear performance of the laminated composite plate was affected by the studied waviness parameters Δ and k , and also by the variable distribution pattern selected for this study.