Composieten van geweven stoffen worden veel gebruikt in verschillende industrieën, waaronder de lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en maritieme sector, vanwege hun uitstekende mechanische eigenschappen en lichtgewicht karakter. Hun complexe structuur en gedrag onder thermische belastingsomstandigheden kan het echter een uitdaging maken om hun vervorming nauwkeurig te voorspellen. In deze studie combineerden we experimentele analyse en computersimulaties om de vervormingsmechanismen van geweven stofcomposieten onder hitte te onderzoeken.

Experimentele analyse

We hebben trekproeven uitgevoerd op composietmonsters van geweven stof bij verhoogde temperaturen om hun vervormingsgedrag experimenteel te meten. De monsters werden tot verschillende temperaturen verwarmd en hun vervorming werd gevolgd met behulp van een digitaal beeldcorrelatiesysteem. De experimentele resultaten toonden aan dat de geweven stofcomposieten significante vervorming vertoonden bij verhoogde temperaturen, waarbij de vervorming toenam naarmate de temperatuur steeg.

Computersimulaties

Om meer inzicht te krijgen in de vervormingsmechanismen hebben we een rekenmodel ontwikkeld met behulp van de eindige elementenmethode (FEM). Het model vertegenwoordigde expliciet de geweven stofstructuur, inclusief de garens en de verweven punten. De materiaaleigenschappen van de garens en de verweven punten werden verkregen uit experimentele karakterisering. De FEM-simulaties werden uitgevoerd onder dezelfde belastings- en temperatuuromstandigheden als de experimentele tests.

Vergelijking en discussie

De FEM-simulaties legden het algehele vervormingsgedrag vast van de geweven stofcomposieten die in de experimentele tests werden waargenomen. De gesimuleerde vervormingspatronen en magnitudes vertoonden goede overeenstemming met de experimentele metingen. De simulaties brachten ook de lokale spannings- en rekverdelingen binnen de structuur van het geweven materiaal aan het licht, wat waardevolle informatie opleverde over de vervormingsmechanismen.

Onze gecombineerde experimentele en computationele analyse biedt een uitgebreid inzicht in het vervormingsgedrag van geweven stofcomposieten onder hitte. Deze kennis kan helpen bij het ontwerp en de optimalisatie van geweven stofcomposieten voor toepassingen waarbij sprake is van thermische belasting.