The influence of impactor shape on the damage to composite laminates

Mitrevski, Tom; Marshall, I.H.; Thomson, Rodney S.

doi:10.1016/j.compstruct.2006.06.017

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“…O dispositivo é simples, compacto, robusto e de baixo custo, substituindo adequadamente sistemas de impacto comerciais mais sofisticados. Para uma abordagem mais conservadora, ou seja, que compromete mais severamente as propriedades residuais de laminados compósitos impactados [19][20][21][22], utilizou-se um impactador com ponta esférica de aço com 5 mm de diâmetro e massa de 0,103 kg.…”

Section: Impacto Repetido Por Queda-de-peso (Drop-weight Test)unclassified

Caracterização de danos e resistência residual de um laminado híbrido metal/fibra após impactos repetidos de baixa energia

Tarpani¹,

Cardoso²,

Gualberto³

et al. 2011

Matéria (Rio J.)

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A energia absorvida pelo laminado metal/fibra Glare  durante impactos repetidos de baixa energia aplicados segundo três diferentes sequências de carregamento dinâmico foi determinada através de um aparato Laser-Doppler. Os resultados indicaram que a energia absorvida (E a ) foi cerca de 40% da energia total disponibilizada (E t = 6 Joules), independentemente da sequência de impactos empregada. As propriedades mecânicas residuais do laminado em condições de flexão monotônica sob três pontos, assim como os danos visualmente detectáveis criados por impacto no material, também não revelaram efeitos significativos da história de cargas dinâmicas experimentada pelo laminado híbrido. Palavras-chave:Laminado metal/fibra, impacto repetido, tolerância a danos. Damage characterization and residual resistance of fiber/metal laminate after low energy repeated impact ABSTRACTThe energy absorbed by the fiber/metal laminate Glare  during low-energy repeated impact events according to three different dynamic loading sequences has been determined using a Laser-Doppler apparatus. The results indicated that the absorbed energy (E a ) was approximately 40% of the total available energy (E t = 6 Joules) regardless of the impact sequence applied. The residual mechanical properties of the laminate under three-point flexural conditions, as well as the visually detectable damage created by impact on the material, did not show any significant effect of the dynamic loading sequence withstood by the hybrid laminate.Keywords: Damage tolerance, fiber/metal laminate, repeated impact. INTRODUÇÃOGlare  (Glass-Reinforced Aluminum Laminate) é o laminado híbrido da classe dos metal/fibra (LMF) mais conhecido e empregado na indústria aeronáutica. Ele combina as atrativas características dos metais, como, por exemplo, boa resistência ao impacto e ótima conformabilidade, com as melhores propriedades dos materiais compósitos fortalecidos com fibras contínuas, como elevada resistência à fadiga associada a um baixo peso [1,2].O emprego de Glare em componentes aeronáuticos externos, tais como fuselagens e bordos de ataque, assim como internos, tais como soalhos e revestimentos, requer o conhecimento de seu desempenho sob condições de carregamento sob impactos repetidos de baixa energia, aos quais se expõem aquelas partes do veículo em condições normais de operação e serviço. Por exemplo, é bem conhecida a questão dos fragmentos da pista lançados contra a superfície externa da aeronave pelo atrito dos pneus com o solo durante pousos e decolagens [3,4]. A questão do contato repetido de saltos agudos de sapato contra o soalho de aeronaves, a despeito da proteção exercida pelo carpete que geralmente o recobre, é também preocupante, visto que, em algumas aeronaves, este componente é considerado primário, ou seja, de extrema responsabilidade, já que, assim como a fuselagem e as paredes de pressão, ele suporta a pressurização interna do veículo [5]. Apenas como exemplo, uma mulher pesando 65 kg e andando de salto alto exerce uma

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Section: Impacto Repetido Por Queda-de-peso (Drop-weight Test)unclassified

Caracterização de danos e resistência residual de um laminado híbrido metal/fibra após impactos repetidos de baixa energia

Tarpani¹,

Cardoso²,

Gualberto³

et al. 2011

Matéria (Rio J.)

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“…Mitrevski [24] demonstrou que, para uma mesma energia de impacto, ponteiras arredondadas causam uma área mais extensa de danos internos em laminados compósitos, os quais, por sua vez, comprometem mais severamente as propriedades residuais desta classe de matérias (i.e., geram resultados mais conservadores).…”

Section: Ensaio De Queda De Pesounclassified

Resistência e tolerância a impacto transversal de baixa energia de um laminado híbrido metal/fibra

Gualberto¹,

Gatt²,

Tarpani³

2009

Matéria (Rio J.)

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A energia absorvida no impacto transversal do laminado híbrido metal/fibra Glare ® foi determinada por três diferentes métodos. O primeiro método utiliza um sofisticado aparato Laser-Doppler que registra a aceleração e a desaceleração do impactador ao longo do evento de choque mecânico por queda-de-peso, enquanto que o segundo se baseia apenas nos dados de carga de impacto contra o tempo de contato do impactador com o espécime. Já o terceiro método considera somente as velocidades do impactador pré-e pós-impacto. Concluiu-se que as duas primeiras metodologias geram resultados bastante similares entre si, com o material em geral absorvendo cerca de 70% da energia disponibilizada no impacto, enquanto que a terceira abordagem apresentou resultados excessivamente não-conservadores. As propriedades residuais em flexão dos laminados previamente danificados por impacto demonstraram que o módulo de elasticidade é o parâmetro mais confiável para a monitoração do grau de integridade estrutural do compósito híbrido.Palavras chaves: danos por impacto de baixa energia, laminado metal/fibra, material compósito. Low-Energy transverse impact resistance and tolerance of hybrid fiber/metal laminate ABSTRACTThe absorbed energy during the low-velocity transversal impact of hybrid metal/fiber Glare ™ laminate was determined by three different analytical methods. The first method employs a sophisticated Laser-Doppler apparatus that registers the acceleration and deceleration of the impact tup along the dropweight test, whereas the second one is based only on the impact load-time history. The third method relies solely on the pre-and post-impact velocity of the striker. It has been concluded that the first two methodologies produce very similar results, with the material generally absorbing approximately 70% of the available energy, while the third methodology generated unduly non-conservative results. Residual flexural properties of previously impact damaged laminate specimens showed that the modulus of elasticity is the most valuable parameter for structural integrity monitoring of the hybrid composite.Keywords: Composite material, fiber/metal laminate, low-energy impact damage. INTRODUÇÃO Laminados metal/fibraA classe dos laminados híbridos metal/fibra (LMF) foi concebida na década de 50 na Universidade Delft (Holanda), em parceria com a empresa aeronáutica holandesa Fokker [1]. Tipicamente, os LMFs são compostos por camadas de uma liga metálica (e.g., aço, ligas-Al, -Mg ou -Ti) intercaladas com camadas de fibras resistentes (e.g., vidro, aramida, carbono ou polipropileno) pré-impregnadas com resina (termorrígida ou termoplástica), conforme ilustra a Figura 1.

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“…Selected studies relevant to the pro le of the impactor nose and geometries responses are reported herein. Studies referred in [3][4][5] reported that the impactor nose diameter and the damage initiation threshold in composites are directly proportional. In some cases peak load was the same for a given laminate thickness and impact energy level regardless of nose shape [6].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Flat nose low velocity drop-weight impact response of carbon fibre composites using non-destructive damage detection techniques

Farooq

Myler

2015

Open Engineering

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This work is mainly concerned with the nondestructive post-impact damage evaluation of carbonbre reinforced laminated composite panels subject to low velocity drop-weight impact by at and round nose impactors. Quasi-isotropic laminates consisting of eight-, sixteen-, and twenty-four plies were impacted by at and round nose impactors at di erent velocity levels. Load-time history data were recorded and plotted to correlate loaddrop as damage level to the impactor nose pro les. Test produced data, non-destructive damage detection techniques: visual, ultrasonic, and eddy-current, and computer simulations were utilised to identify and quantify status of the impact induced damage. To evaluate damage in relatively thick laminates (consisting of 24-Ply), the damage ratios and de ection quantities were correlated to the corresponding impactor nose pro les. Damage induced by the at nose impactor to thick laminates was compared against the data produced by the round nose impactor. Results show that relatively thin laminates were largely a ected by the impactor nose. Reasonable di erence was observed in damage caused by at and round impactor nose pro les to thick laminates impacted at relatively higher velocity impacts. Results were compared and validated against simulation produced data.

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The influence of impactor shape on the damage to composite laminates

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Caracterização de danos e resistência residual de um laminado híbrido metal/fibra após impactos repetidos de baixa energia

Caracterização de danos e resistência residual de um laminado híbrido metal/fibra após impactos repetidos de baixa energia

Resistência e tolerância a impacto transversal de baixa energia de um laminado híbrido metal/fibra

Flat nose low velocity drop-weight impact response of carbon fibre composites using non-destructive damage detection techniques

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