Internal wrinkling instabilities in layered media
Internal wrinkling instabilities in layered media
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分层介质中的内部起皱不稳定性
DOI：
10.1080/14786435.2015.1034221
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发表时间：
2015
影响因子：
1.6
通讯作者：
Dodwell T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dodwell T
提出的大变形Cosserat连续体模型显示了与传统建模方法相比，以一小部分计算成本捕获层状介质内的内部屈曲不稳定性的潜力。对于由弱界面隔开的正交各向异性弹性层的周期性排列，导出了均匀化的弹塑性Cosserat张量，这些弹性层具有修正的莫尔-库仑摩擦定律。重点是给出Cosserat变形措施的物理解释，Cosserat弹性张量的推导和使用有限元方法的模型的实现。由此产生的配方验证了三个简化的加载方案：悬臂，内部屈曲和简单剪切的多层梁。最后，该模型被应用到一个新的应用程序，以捕捉在复合材料层合板的制造过程中的毛刺缺陷的形成。结果显示良好的协议与观察到的制造缺陷，表现出明确的潜力，应用Cosserat模型在复合材料工艺建模和其他分层材料的应用。
The large deformation Cosserat continuum model presented shows the potential of capturing internal buckling instabilities within layered media at a fraction of the computational cost when compared with conventional modelling methods. A homogenized elasto-plastic Cosserat tensor is derived for periodic arrangements of orthotropic elastic layers separated by weak interfaces that exhibit a modified Mohr–Coulomb friction law. Focus is given to the physical interpretation of the Cosserat deformation measures, the derivation of the Cosserat elastic tensor and implementation of the model using the finite element method. The resulting formulation is validated for three simplified loading scenarios: a cantilever, internal buckling and simple shear of a multilayered beam. Finally, the model is applied to a new application to capture the formation of wrinkling defects during the manufacturing of composite laminates. The results show good agreement with observed manufacturing defects, demonstrating the clear potential for application of the Cosserat model within composite process modelling and other layered material applications.
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