view in publisher's site

Uni-axial tensile response and failure of glass fiber reinforced titanium laminates

Highlights•The quasi-static tensile behavior of titanium-based fiber metal laminates (FMLs) has been investigated.•The real-time damage evolution within the edges of FMLs is monitored using a pair of mirrors.•The consequence of the dispersion of the metallic layer has been recognized on the response of FMLs.•The prevention of crossing of damage from one to adjacent composite layer results in more progressive failure of FMLs.•The response of FMLs predicted by classical laminated plate theory is found to be in good agreement with experiments.AbstractLayers of thin metallic sheets and fiber-reinforced composite layers bonded together is known as fiber metal laminates (FMLs). In the current study, titanium Ti–6Al–4V sheets are used with thicknesses 0.2 mm, 0.4 mm and, 0.6 mm along with layers of unidirectional glass-fiber reinforced composite to produce FMLs and the tensile response of these laminates are examined. Four different stacking sequences of FMLs have been considered exhibiting the same thickness for the total metal layer and the hand layup process is used to prepare these laminates. An orthotropic plasticity theory of macro mechanical type and classical laminated plate theory are considered to model the elastic-plastic type of behavior of titanium-based FMLs. A plastic potential function based on three parameters is used to the model the orthotropic plasticity. Behavior with linearly elastic and orthotropic elastic-plastic types is assumed for the layers of glass composite and titanium, respectively in the laminated plate theory. The results show that the initial modulus of FMLs has not been influenced by the sequence of the layup, while this sequence of layup does considerably affect the response of FMLs following ultimate strength. The properties of FMLs such as failure strain and toughness which are important parameters from a design point of view of FMLs can be altered to absorb energy at dissimilar rates, i.e., by insulating the composite layers from each other by metallic layers in case of FMLs 3/2–0.4, 4/3–0.2(O) and 4/3–0.4(O). The model with orthotropic plasticity is found to be precise up to the total strain level of 2.1%, i.e., close to the failure of composite layers within FMLs, when compared with results measured from experiments. The behavior with stress-strain predicted by laminated plate theory also finds realistic up to the total strain of 2.1% to describe the corresponding behavior obtained from experiments.

پاسخ کششی غیر محوری و شکست ورقه‌های تیتانیوم تقویت‌شده با الیاف شیشه‌ای

نقاط برجسته رفتار کششی شبه استاتیک لمینیت های فلزی فیبری مبتنی بر تیتانیوم (FML ها)مورد بررسی قرار گرفته‌است. تکامل آسیب بلادرنگ در لبه‌های FML ها با استفاده از یک جفت آینه نظارت می‌شود. نتیجه پراکندگی لایه فلزی در پاسخ FML ها شناسایی شده‌است. جلوگیری از عبور آسیب از یک لایه کامپوزیتی مجاور منجر به شکست پیشرونده FML ها می‌شود. واکنش FML ها پیش‌بینی‌شده توسط تیوری صفحات لایه‌لایه کلاسیک در توافق خوبی با آزمایشگران است. در مطالعه حاضر، ورق‌های تیتانیوم TI - ۶ Al - ۴ V با ضخامت ۰.۲ mm، ۰.۴ mm و ۰.۶ mm همراه با لایه‌های کامپوزیت تقویت‌شده با الیاف شیشه‌ای تک جهتی برای تولید FML ها استفاده می‌شود و واکنش کششی این لمینت ها بررسی می‌شود. چهار توالی دسته‌ای مختلف FML ها با ضخامت یک‌سان برای کل لایه فلزی در نظر گرفته شده‌اند و فرآیند چیدمان دستی برای آماده‌سازی این لمینت ها استفاده می‌شود. یک تیوری پلاستیسیته ارتوتروپیک از نوع ماکرو مکانیکی و تئوری کلاسیک صفحات لایه‌ای برای مدلسازی نوع الاستیک - پلاستیک رفتار FML های مبتنی بر تیتانیوم در نظر گرفته شده‌است. یک تابع پتانسیل پلاستیک براساس سه پارامتر برای مدل پلاستیسیته ارتوتروپیک استفاده می‌شود. رفتار با انواع الاستیک - پلاستیک الاستیک خطی و ارتوتروپیک به ترتیب برای لایه‌های کامپوزیت شیشه‌ای و تیتانیوم در نظریه صفحات لایه‌ای در نظر گرفته شده‌است. نتایج نشان می‌دهد که مدول اولیه FML ها تحت‌تاثیر ترتیب چیدمان قرار نگرفته است، در حالی که این ترتیب لایه‌بندی به طور قابل‌توجهی بر پاسخ FML ها بعد از مقاومت نهایی تاثیر می‌گذارد. خواص FML ها مانند کرنش شکست و چقرمگی که پارامترهای مهم از نقطه‌نظر طراحی FML ها هستند را می توان برای جذب انرژی در نرخ‌های غیر مشابه تغییر داد، به عنوان مثال، با عایق کردن لایه‌های کامپوزیت از یکدیگر توسط لایه‌های فلزی در حالت FML [ ۳ ] / ۲ - ۰.۴، ۴ / ۳ - ۰.۲ (O)و ۴ / ۳ - ۰.۴ (O). مدل با پلاستیسیته ارتوتروپیک تا سطح کرنش کلی ۲.۱ % دقیق است، یعنی نزدیک به شکست لایه‌های کامپوزیت در FML ها، در مقایسه با نتایج اندازه‌گیری شده از آزمایش‌ها. رفتار با تنش - کرنش پیش‌بینی‌شده توسط تیوری صفحه چند لایه نیز تا کرنش کلی ۲ / ۱ % برای توصیف رفتار مربوطه به‌دست‌آمده از آزمایش‌ها، واقع‌بینانه است.
ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.