Fulltext

Experimental and Analytical Study of Bending Stresses and Deflections in Curved Beam Made of Laminated Composite Material

دراسة تحليلية وعملية لأجهادات الانحناء والتمدد في عمود مقوس مصنوع من مادة مركبة ذات طبقات

Assma Hassan Ismail أسماء حسن أسماعيل

Al-Khwarizmi Engineering Journal مجلة الخوارزمي الهندسية
ISSN: 18181171 23120789 Year: 2014 Volume: 10 Issue: 4 Pages: 21-32
Publisher: Baghdad University جامعة بغداد

Abstract

Theoretical and experimental methodologies were assessed to test curved beam made of layered composite material. The maximum stress and maximum deflection were computed for each layer and the effect of radius of curvature and curve shape on them. Because of the increase of the use of composite materials in aircraft structures and the renewed interest in these types of problems, the presented theoretical assessment was made using three different approaches: curved beam theory and an approximate 2D strength of material equations and finite element method (FEM) analysis by ANSYS 14.5 program for twelve cases of multi-layered cylindrical shell panel differs in fiber orientations and number of layers. One case of E-glass composite material was experimentally made and tested to verify the relation between applied load and maximum deflection and four models were made of poly carbonyl to determine stresses under bending loads in polar scope, all results were compared with each other, the percentage accuracy was very good. The curved beam theory and strength of material equation formulas results were reasonable for the bottom surface, while it seems not enough for the top surfaces. Also, results explained positions and cases more affected by delaminating and the most preferred part of ellipse shape beam in resisting loads.

أعتمدت طرق نظرية وعملية لفحص عمود مقوس مصنوع من مادة مركبة من عدة طبقات حيث تم حساب الاجهاد والميل الاقصى لكل طبقة مع بيان تأثير نصف قطر التقوس وشكل التقوس عليها. نظرا لزيادة الاستخدام للمواد المركبة خاصة في الطائرات ولكونه موضوع متجدد الاهمية فأن البحث المقدم استخدم ثلاث طرق نظرية مختلفة وهي نظرية العمود المقوس, معادلات مقاومة المواد ثنائية الابعاد و طريقة العنصر المحدد لاثني عشر حالة مختلفة في زوايا الالياف وعدد الطبقات.كما تم تصنيع نموذج لحالة واحدة من الياف الزجاج والايبوكسي وفحصه لبيان علاقة الحمل بالتمدد الاقصى واربعة نماذج من مادة البوليكاربونيل لاستخدامها في جهاز المرونة الضوئية لبيان توزيع الاجهادات تحت تأثير احمال الانحناء, كل النتائج قورنت مع بعضها البعض واعطت نسبة تطابق جيدة جدا .النتائج الخاصة بطريقة نظرية العمود المقوس وطريقة مقاومة المواد كانت معقولة للطبقة السفلى بشكل واضح ولكنها لم تكن كافية الدقة للطبقة العليا للعينات كما اظهرت نتائج البرنامج الصورية المواقع والحالات الاكثر عرضة لحالة انفصال الطبقات والشكل المقوس الافضل من بين المواقع المختلفة من العمود البيضوي الشكل.

Keywords

Curved beam theory --- composite material --- strength of materials --- finite element method.