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Semi-analytical simulation of aligned discontinuous composites
Henry, J. ; Pimenta, S.
Composites science and technology, 2017-05, Vol.144, p.230-244
[Periódico revisado por pares]
Barking: Elsevier Ltd
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Título:
Semi-analytical simulation of aligned discontinuous composites
Autor:
Henry, J.
;
Pimenta, S.
Assuntos:
Alignment
;
Computational efficiency
;
Computer simulation
;
Continuous fiber composites
;
Damage tolerance
;
Failure
;
Failure criterion
;
Fiber composites
;
Fiber reinforced composites
;
Fiber reinforced polymers
;
Fibers
;
Finite element analysis
;
Manufacturability
;
Mechanical analysis
;
Microstructure
;
Modelling
;
Polymer matrix composites
;
Probability theory
;
Randomness
;
Short-fibre composites
;
Statistics
;
Stiffness
;
Strain
;
Strength
;
Stress/strain curves
;
Studies
;
Weight reduction
É parte de:
Composites science and technology, 2017-05, Vol.144, p.230-244
Descrição:
Aligned-discontinuous-fibre reinforced polymers have the potential to combine (i) the high specific stiffness and strength and light weight of conventional continuous-fibre composites with (ii) increased damage tolerance, improved manufacturability, and the ability to close the life-cycle loop of composites by using recycled fibres. However, predicting the mechanical response of discontinuous composites is a challenge for which no universally accepted and computationally-efficient solution exists yet. This paper presents a model for aligned discontinuous-fibre reinforced composites considering (i) a generic constitutive law for the matrix, (ii) stochastic fibre failure under non-uniform stress fields due to the presence of fibre-ends, and (iii) unstable final failure from a critical cluster of damage. Results show good agreement with experiments from the literature, and the model also stresses the importance of considering the stochastic nature of both the fibre-end locations and the fibre-strengths to model aligned discontinuous composites. Parametric studies suggest that failure of aligned discontinuous composites depends on (i) the overlap length between fibres for short-fibre composites, and (ii) the fibre strength for long-fibre composites; intermediate-length fibres would result in discontinuous composites with maximum stiffness, strength, and failure strain simultaneously.
Editor:
Barking: Elsevier Ltd
Idioma:
Inglês
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