Coupling of Mold Flow Simulations with Two-Scale Structural Mechanical Simulations for Long Fiber Reinforced Thermoplastics

Buck, Fabian; Brylka, Barthel; Müller, Viktor; Müller, Timo; Hrymak, Andrew N.; Henning, Frank; Böhlke, Thomas

doi:10.4028/www.scientific.net/msf.825-826.655

Cited by 4 publications

(3 citation statements)

References 12 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…This method enables the construction of 3D fibre orientation based on the 2D fibre crosssections. With the advancement of X-ray scanning technology and the development of powerful image processing and computing capabilities, 3D micro-computerised tomography (Micro-CT) has recently become a common technique for characterising the FOD and FLD in LFTs [197][198][199][200][201][202][203][204][205][206]. It is able to scan an LFT sample and generate 2D images, from which a 3D image is constructed.…”

Section: Fibre Content Fod and Fldmentioning

confidence: 99%

A review of Long fibre thermoplastic (LFT) composites

Ning

Lü

Hassen

et al. 2019

International Materials Reviews

View full text Add to dashboard Cite

Long fibre-reinforced thermoplastic or long fibre thermoplastic (LFT) composites possess superior specific modulus and strength, excellent impact resistance, and other advantages such as ease of processability, recyclability, and excellent corrosion resistance. These advantages make LFT composites one of the most advanced lightweight engineering materials and enable their increasing use in various applications. This review paper summarises the research and development work that has been conducted on LFT composites since their initial development. Different aspects of LFTs, such as process development, fibre orientation distribution (FOD), fibre length distribution (FLD), and their effects on the mechanical properties of LFT composites are described. The characterisation of the FOD and FLD in the LFT composites using advanced imaging technology such as highresolution 3D micro-CT scanning technique is summarised. Research and development of LFT hybridisation and LFT additives are also discussed. Finally, conclusions are made and the future outlook of LFT composites is given.

show abstract

Section: Fibre Content Fod and Fldmentioning

confidence: 99%

A review of Long fibre thermoplastic (LFT) composites

Ning

Lü

Hassen

et al. 2019

International Materials Reviews

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Model ten w swoim założeniu opiera się na redukcji prędkości wzrostu wartości własnych tensora orientacji włókien przez współczynniki skalarne, nie zmieniając wartości wektorów obrotu. W odniesieniu do modelu Folgara-Tuckera został on zapisany w następującej postaci [14][15][16][17]: 3We wspomnianym modelu, w porównaniu z klasycznym modelem Folgara--Tuckera, parametr dyfuzyjny jest zredukowany o współczynnik skalarny κ, natomiast tensor czwartego rzędu aijkl jest zastąpiony wyrażeniem: Model RSC może być użyty do uchwycenia powolnej dynamiki orientacji włókien, gdy współczynnik skalarny κ <= 1. Im mniejsza jest wartość współczynnika skalarnego, tym wolniej wartość tensora orientacji zmienia się wraz z przepływem tworzywa i powstaje grubsza warstwa rdzenia.…”

Section: Wprowadzenieunclassified

Ocena Wpływu Wyboru Modelu Mikromechanicznego Na Prognozowanie Orientacji Włókien Oraz Właściwości Mechaniczne Kompozytu WPC

Frącz¹,

Janowski²

2019

ZN PRz Mechanika

View full text Add to dashboard Cite

W pracy oceniono efektywność zastosowania modeli mikromechanicznych Folgara-Tuckera oraz RSC w prognozowaniu powtryskowej orientacji włókien w matrycy polimerowej dla specyficznego kompozytu WPC złożonego z matrycy polimerowej PP oraz napełniacza, tj. włókien drzewnych w ilości 15% mas. Obliczone wartości składowych tensora orientacji włókien w matrycy polimerowej pozwoliły również na ocenę wpływu zastosowanych modeli mikromechanicznych na możliwości prognozowania właściwości mechanicznych kompozytu WPC z zastosowaniem modelu homogenizacji Mori-Tanaka. Należy zauważyć, że domyślnym modelem mikromechanicznym stosowanym w wielu programach CAE specjalizowanych w zakresie procesu formowania wtryskowego jest model Folgara-Tuckera. Istotna staje się więc ocena przydatności modelu RSC, który nie jest modelem domyślnym i próba odpowiedzi, czy można go stosować w prognozowaniu właściwości przetwórczych i mechanicznych kompozytów WPC.

show abstract

“…Such a coupling has already been considered in short-fiber thermoplastic injection molding with a validation using a demonstrator and is also available for commercial use [15]. For the compression molding process of long-fiber-reinforced thermoplastics, Buck et al [16] showed the effect of coupling process and structure simulation. Görthofer et al [17] presented an approach for an integrated virtual process chain for SMC compression molding.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Experimental and Numerical Analysis of SMC Compression Molding in Confined Regions—A Comparison of Simulation Approaches

et al. 2022

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

The compression molding process of sheet molding compound (SMC) is an economical manufacturing process for lightweight parts. However, molding defects, such as fiber matrix separation, and fiber re-orientation, may develop during the molding process in confined regions, such as ribs and bosses. Hence, the mechanical properties of the composite depend on the local fiber architecture. Consequently, this work compares the predictive capabilities of tensor-based and directly modeled process simulation approaches regarding compression force, fiber volume content and fiber orientation on the example of honeycomb structures molded from SMC. The results are validated by micro-computed tomography and thermal gravimetric analysis. The fiber orientation in the honeycomb varies between individual samples because a sheet molding compound is macroscopically heterogeneous and thus the fiber architecture is strongly influenced by random events. Tensor-based fiber orientation models can not reliably predict fiber volume content and fiber orientation in the part’s thickness direction if there is a lack of scale separation. Therefore, directly modeled process simulations should be preferred in cases in which fiber length and mold dimensions prohibit scale separation. The prediction of fiber volume content is a difficult task and no simulation can predict the severity of fiber matrix separation precisely in all cases.

show abstract

Coupling of Mold Flow Simulations with Two-Scale Structural Mechanical Simulations for Long Fiber Reinforced Thermoplastics

Cited by 4 publications

References 12 publications

A review of Long fibre thermoplastic (LFT) composites

A review of Long fibre thermoplastic (LFT) composites

Ocena Wpływu Wyboru Modelu Mikromechanicznego Na Prognozowanie Orientacji Włókien Oraz Właściwości Mechaniczne Kompozytu WPC

Experimental and Numerical Analysis of SMC Compression Molding in Confined Regions—A Comparison of Simulation Approaches

Contact Info

Product

Resources

About