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Improving compression after impact response of composite laminates through ply level hybridization with thin plies and unsymmetrical designs

Despite the weight savings, composite materials are vulnerable to impact loads mainly due to the alarming reduction in the compression after impact strength (CAI). This thesis exploits the potential of laminate designs with novel stacking sequences with the aim to improve the CAI strength of composite thick and thin laminates. Using experimental and numerical studies, we propose unsymmetrical stacking sequence designs and hybrid laminates (mixing different ply grades in the laminate) in the different modules of the thesis. The proposed laminates improves the CAI strength over the baseline by a maximum of 40% which demonstrates the potential of laminate design as an efficient and economic methods towards improving the impact damage tolerance of composites

Los materiales compuestos son vulnerables a las cargas de impacto principalmente a causa de la reducción de la resistencia a la compresión después de impacto (CAI, de las siglas en inglés Compression After Impact). Esta tesis investiga el potencial de los diseños de laminados con nuevas secuencias de apilamiento con el objetivo de mejorar la resistencia CAI. Mediante ensayos experimentales y simulaciones numéricas, proponemos nuevos diseños con secuencias de apilamiento asimétricas y laminados híbridos. Estos últimos mezclan diferentes grosores de capa en el laminado. Los laminados propuestos mejoran la resistencia CAI sobre la línea base en un máximo del 40%, lo que demuestra el potencial del diseño de los laminados como método eficiente y económico para mejorar la tolerancia al daño por impacto de los materiales compuestos

The thesis was carried out with the financial support from FI-DGR predoctoral Grants 2016 FI-B 00571, 2017 FI-B1 00089 and 2018 FI-B2 00118 from the Generalitat de Catalunya. The author also acknowledges the financial support from the Spanish Ministerio de Econom´ıa, Industria y Competitividad (MINECO) for the grant coded MAT2015-69491-C3-1-R supported by FEDER/EU

Universitat de Girona

Manager: Trias Mansilla, Daniel
Costa i Balanzat, Josep
Other contributions: Universitat de Girona. Departament d’Enginyeria Mecànica i de la Construcció Industrial
Author: Sasikumar, Aravind
Date: 2019 July 18
Abstract: Despite the weight savings, composite materials are vulnerable to impact loads mainly due to the alarming reduction in the compression after impact strength (CAI). This thesis exploits the potential of laminate designs with novel stacking sequences with the aim to improve the CAI strength of composite thick and thin laminates. Using experimental and numerical studies, we propose unsymmetrical stacking sequence designs and hybrid laminates (mixing different ply grades in the laminate) in the different modules of the thesis. The proposed laminates improves the CAI strength over the baseline by a maximum of 40% which demonstrates the potential of laminate design as an efficient and economic methods towards improving the impact damage tolerance of composites
Los materiales compuestos son vulnerables a las cargas de impacto principalmente a causa de la reducción de la resistencia a la compresión después de impacto (CAI, de las siglas en inglés Compression After Impact). Esta tesis investiga el potencial de los diseños de laminados con nuevas secuencias de apilamiento con el objetivo de mejorar la resistencia CAI. Mediante ensayos experimentales y simulaciones numéricas, proponemos nuevos diseños con secuencias de apilamiento asimétricas y laminados híbridos. Estos últimos mezclan diferentes grosores de capa en el laminado. Los laminados propuestos mejoran la resistencia CAI sobre la línea base en un máximo del 40%, lo que demuestra el potencial del diseño de los laminados como método eficiente y económico para mejorar la tolerancia al daño por impacto de los materiales compuestos
The thesis was carried out with the financial support from FI-DGR predoctoral Grants 2016 FI-B 00571, 2017 FI-B1 00089 and 2018 FI-B2 00118 from the Generalitat de Catalunya. The author also acknowledges the financial support from the Spanish Ministerio de Econom´ıa, Industria y Competitividad (MINECO) for the grant coded MAT2015-69491-C3-1-R supported by FEDER/EU
Format: application/pdf
Other identifiers: http://hdl.handle.net/10803/668987
Document access: http://hdl.handle.net/10256/18076
Language: eng
Publisher: Universitat de Girona
Collection: info:eu-repo/grantAgreement/MINECO//MAT2015-69491-C3-1-R/ES/HIBRIDACION LOCAL DE MATERIALES COMPUESTOS LAMINADOS PARA MEJORAR SU TOLERANCIA AL DAÑO/
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Subject: Composite materials
Materials compostos
Materiales compuestos
Compression after impact
Compressió després d’impacte
Compresión después de impacto
Hybrid laminates
Laminats híbrids
Laminados híbridos
Thin plies
Capes primes
Capas delgadas
Unsymetrical design
Disseny asimètric
Diseño asimétrico
Optimization
Optimització
Optimización
Finite element analysis
Anàlisi d’elements finits
Análisis de elementos finitos
62 - Enginyeria. Tecnologia
620 - Assaig de materials. Materials comercials. Economia de l’energia
Title: Improving compression after impact response of composite laminates through ply level hybridization with thin plies and unsymmetrical designs
Type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Repository: DUGiDocs

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