Effects of impactor geometry and multiple impacts on low-velocity impact response and residual compressive strength of fiber-reinforced composite laminates
Notice bibliographique
Résumé
Fiber-reinforced composite panels used in aerospace applications often experience low-velocity impacts (LVI) during service and maintenance by objects of various shapes, sizes, and masses, which can significantly reduce the panel's residual compressive strength. This study provides a detailed numerical and experimental analysis of LVI and compression after impact (CAI) failure mechanisms of laminates impacted by different impactor sizes and masses, along with damage accumulation during multiple impacts, and presents an effective approach for modeling progressive damage in composite laminates. The experiments were conducted using three hemispherical impactors with diameters of 6.35 mm (sharp), 25.4 mm (standard), and 96 mm (blunt), at impact energy levels of 30 J and 75 J, corresponding to barely and clearly visible impact damage (BVID and CVID). Quasi-isotropic IM7/977-3 composite specimens, sized 254 mm × 304.8 mm, were used to better represent large composite panels and study a wider range of impact scenarios. A finite element modeling methodology was developed based on the integrated enhanced LaRC05 failure criteria and the cohesive zone modeling technique to predict various composite failure modes, such as fiber breakage, pull-out, kinking, crushing, and splitting, as well as matrix cracking and delamination. The LaRC05 fiber tensile failure criterion was revised based on experimental data, improving the accuracy of the model at higher impact energies. At the same energy level, the sharp impactor caused more concentrated and severe damage, leading to lower CAI strength. The blunt impactor caused less surface damage but similar internal delamination and CAI strength compared to the standard impactor. • Impactor geometry effects were studied on impact damage severity and residual compressive strength. • The blunt impactor caused significant internal delamination at higher impact energies despite minimal surface damage. • Damage area alone is not a reliable predictor of residual strength; failure modes play a key role. • Repeated impacts shifted the failure modes from matrix cracking and delamination to fiber breakage at higher energy levels. • The revised fiber tensile failure criterion improved model accuracy at high impact energies.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».