Comparative numerical modelling of the behaviour of CFRP composites under hypervelocity impact
Notice bibliographique
Résumé
Micro-meteoroids and orbital debris (MMOD) travelling at orbital speeds (>7 km/s) at low Earth orbit pose a prevalent threat to the operational integrity of satellites through hypervelocity impacts (HVIs). Damage to these structures can be quantified through the economic expenses related to loss of operation and replacement. Facesheets, usually fabricated from metals like aluminum, and, more recently, advanced composite materials such as carbon fiber-reinforced plastics (CFRPs), are generally the first line of defense against incoming debris. However, the deformation and damage that these materials undergo, especially CFRPs, in these situations needs to be better understood to improve design capabilities. Physical testing provides the best avenue for exploring material behaviour, however it is often associated with high economic and time expenses. A commonly accepted alternative relies on using numerical modelling of HVI shielding structures. Numerical studies regarding these impacts generally rely on either the traditional implementation of the finite element method (FEM, which is well-suited to modelling delamination between ply layers) or the smoothed particles hydrodynamics method (SPH, well-suited for modelling fragmentation and extreme deformations), neither of which fully captures the complete scope of failure. An adaptive FEM-SPH method is considered within this study to more comprehensively model the simultaneously occurring damage mechanisms. 16-ply composites under HVI by three different projectile materials, namely steel (high-density), aluminum (medium-density), and nylon (low-density), are modelled within this study. Crater size and delaminated area reported the numerical simulations were compared with results observed in experimental studies and were used as metrics to determine the accuracy of the numerical models.
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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) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
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 ».