Effect of Sinusoidal Fiber Waviness on Non-Linear Dynamic Performance of Laminated Composite Plates with Variable Fiber Spacing

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

This study investigated influence of varying waviness characteristics of fiber, represented by path amplitude Δ and different numbers of half sine waves k , on the elastic-plastic dynamic behaviour of laminated composite plates with variable fiber spacing. The analysis was based on the equations for action of constant axial dynamic loading and two-dimensional layered approach with classical first order shear deformation theory with five degrees of freedom per node, and it was performed with FORTRAN 94 programming language. Von-Karman’s assumptions were used for the discretization of the laminated plates to include geometric nonlinearity for nine-node Lagrangian isoperimetric quadrilateral elements. Complete bond between the layers was assumed with no delamination, which was based on first-order shear deformation theory. The Newmark implicit time integration method and Newton-Raphson iteration were simultaneously used to solve the nonlinear governing equation in conjunction. It was proven in the research that the nonlinear performance of the laminated composite plate was affected by the studied waviness parameters Δ and k , and also by the variable distribution pattern selected for this study.

About the authors

Wisam H. Mohammed

RUDN University

Email: 1042198083@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-3266-8465

PhD student of the Department of Civil Engineering, Academy of Engineering

Moscow, Russia

Svetlana L. Shambina

RUDN University

Author for correspondence.
Email: shambina_sl@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9923-176X
SPIN-code: 5568-0834

Candidate of Technical Science, Associate Professor of the Department of Civil Engineering, Academy of Engineering

Moscow, Russia

Haider K. Ammash

University of Al-Qadisiyah

Email: haider.ammash@qu.edu.iq
ORCID iD: 0000-0003-3672-6295

PhD, Professor in Civil Engineering Department, College of Engineering

Al-Qadisiyah, Iraq

References

  1. Phani Prasanthi P., Sivaji Babu K., Eswar Kumar A. Waviness effect of fiber on buckling behavior of sisal/carbon nanotube reinforced composites using experimental finite element method. International Journal of Engineering, Transactions B: Applications. 2021;34(12):2617-2623. http://doi.org/10.5829/IJE.2021.34.12C.06
  2. Berkeley Lab-Lawreley Berkeley National laboatory, ‘Carbon Fiber Laminate Theory (Laminated Plate Theory). Carbon Fiber Laminate Theory (Laminated Plate Theory) LBNL Composites Workshop, 2016.
  3. Ammash H.K. Effect of higher order shear deformation on the nonlinear dynamic analysis of laminated composite plate under in-plane loads. Thematic Conference on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering. Corfu, Greece; 2011.
  4. Muc A. Natural frequencies of rectangular laminated plates-introduction to optimal design in aeroelastic problems. Aerospace. 2018;5(3). http://doi.org/10.3390/aerospace5030095
  5. Sharma S. Composite Materials: Mechanics, Manufacturing and Modeling. London: CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, LLC; 2021. http://doi.org/10.1201/9781003147756
  6. Duran A.V., Fasanella N.A., Sundararaghavan V., Waas A.M. Thermal buckling of composite plates with spatial varying fiber orientations. Composite Structures. 2015;124:228-235. http://doi.org/10.1016/j.compstruct.2014.12.065
  7. Verma K.L. Wave propagation in laminated composite plates. International Journal of Advanced Structural Engineering. 2013;5(10). https://doi.org/10.1186/2008-6695-5-10
  8. Al-Ramahee M.A., Abodi J.T. Effect of variable fiber spacing on dynamic behavior of a laminated composite plate. Journal of Green Engineering. 2020;10(11):12663-12677.
  9. Mosheer K.A. Effect of Variable Fiber Spacing on Buckling Strength of Composite Plates. Khamail Abdul-Mahdi Mosheer. Effect of Variable Fiber Spacing on Buckling Strength of Composite Plates. Journal of University of Babylon. 2014;22(2):526-537. Available from: https://www.iasj.net/iasj/download/68eb1ed49ba2c7a7 (accessed: 13.06.2023).
  10. Ammash H. Nonlinear Static and Dynamic Analysis of Laminated Plates Under In-plane Forces. Ph. D. Thesis, University of Babylon, Hillah, Iraq; 2008. http://doi.org/10.13140/RG.2.2.33369.01128
  11. Al-Mosawi A.I. Geometrically nonlinear analysis of imperfect laminated composite plates with a variable fiber spacing. Journal For Engineering Sciences. 2011;4(4):439-455.
  12. Mondal S., Ramachandra L.S. Nonlinear dynamic pulse buckling of imperfect laminated composite plate with delamination. International Journal of Solids and Structures. 2020;198170-182. http://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2020.04.010
  13. Cetkovic M. Influence of initial geometrical imperfections on thermal stability of laminated composite plates using layerwise finite element. Composite Structures. 2021;291:115547. http://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.115547
  14. Piyatuchsananon T., Furuya A., Ren B., Goda K. Effect of fiber waviness on tensile strength of flax fiberreinforced Composite Material. Advances in Materials Science and Engineering. Special Issue: Green Composite Materials. 2015;2015:345398. https://doi.org/10.1155/2015/345398
  15. Pandey M.D. Effect of fiber waviness on buckling strength of composite plates. Journal of Engineering Mechanics. 1999;125(10):1173-79.
  16. Leissa A.W., Martin A.F. Vibration and buckling of rectangular composite plates with variable fiber spacing. Composite Structures. 1990;14(4):339-357. http://doi.org/10.1016/0263-8223(90)90014-6
  17. Eshmatov B.K., Abdikarimov R.A., Amabili M., Vatin N.I. Nonlinear Vibrations and Dynamic Stability of Viscoelastic Anisotropic Fiber Reinforced Plates. Mag. Civ. Eng. 2023;118:11811-11811. http://doi.org/10.34910/MCE.118.11

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».