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Improved crush energy absorption in 3D woven composites by pick density modification

Neale, Geoffrey und Dahale, Monali und Yoo, Sanghyun und Toso, Nathalie und McGarrigle, Cormac und Quinn, Justin und Kelly, John und McIlhagger, Alistair und Archer, Edward und Harkin-Jones, Eileen (2020) Improved crush energy absorption in 3D woven composites by pick density modification. Composites Part B Engineering, 192 (1). Elsevier. doi: 10.1016/j.compositesb.2020.108007. ISSN 1359-8368.

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Kurzfassung

Although 3D woven composites have exceptional out-of-plane properties, there is a lack of understanding for these materials in crash application in automotive and aerospace industries. To encourage the use of 3D wovens in crashworthy automotive structures, knowledge must be gained so that designers can adjust the highly flexible weave parameters to create tailor-made performance materials. Here we show that fabric pick density causes large changes in progressive failure modes and associated energy absorption, particularly in the dynamic regime, where the quasi-static to dynamic energy absorption loss typical of composites is completely removed. Compression and flexure properties, which are known to be linked to crash performance in composites, are also investigated for these 3D woven layer-to-layer interlock carbon-epoxy composite structures. 3D fabric preforms are manufactured in three different pick densities: 4, 10 & 16 wefts/cm. With a constant warp density of 12 warps/cm from carbon fibres. Increasing the pick density improved specific energy absorption (SEA) even in relatively inefficient progressive failure modes like folding, which has not previously observed in composite materials. SEA values up to 104 J/g (quasi-static) and 93 J/g (dynamic) are recorded. This work shows that minor weft direction (transverse) weave changes can lead to sizeable improvements in warp direction (axial) energy absorption without fundamentally redesigning the weave architecture.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/139135/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Improved crush energy absorption in 3D woven composites by pick density modification
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Neale, GeoffreyUlster UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dahale, MonaliUlster UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Yoo, SanghyunSanghyun.Yoo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6924-1716NICHT SPEZIFIZIERT
Toso, NathalieNathalie.Toso (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-2803-1450NICHT SPEZIFIZIERT
McGarrigle, CormacUlster UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Quinn, JustinUlster UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kelly, JohnUlster UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
McIlhagger, AlistairUlster UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Archer, EdwardUlster UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Harkin-Jones, EileenUlster UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:25 März 2020
Erschienen in:Composites Part B Engineering
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:192
DOI:10.1016/j.compositesb.2020.108007
Verlag:Elsevier
ISSN:1359-8368
Status:veröffentlicht
Stichwörter:3-Dimensional reinforcement; Impact behaviour; Weaving; Energy absorption
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturen und Werkstoffe (alt)
Standort: Stuttgart
Institute & Einrichtungen:Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie > Strukturelle Integrität
Hinterlegt von: Yoo, Sanghyun
Hinterlegt am:07 Jan 2021 12:47
Letzte Änderung:20 Jun 2021 15:54

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