Influence of the boundary condition on the first ply failure and stress distribution on a multilayer composite pipe by the finite element method.

Influencia de la condición de contorno en el fallo de la primera capa y la distribución de esfuerzos en una tubería de material compuesto multicapa por el método de elementos finitos.

O A González-Estrada , Juan León Becerra (1) , A. Pertuz (1)

1 GIEMA - Grupo de Investigación en Energía y Medioambiente [Bucaramanga]]

In the present work we study the influence of the boundary conditions in the stress distribution and the first ply failure of a commercially available multilayer composite pipe using a finite element model. An ASTM D2290 standard test was performed in order to determine the ultimate tensile strength and burst pressure. Also, a tension test performed on a longitudinal strip of the pipe was used to evaluate the elasticity modulus. We compare the experimental results with the numerical model to validate the material model used in the approximation. Hoop and axial stresses were obtained for three different boundary conditions: open ends, fixed ends and closed ends. Diverse failure criteria were considered for the pipes in order to evaluate the first ply failure, and a comparison of failure criteria and boundary conditions was made.

En el presente trabajo se estudia la influencia de las condiciones de contorno en la distribución de tensiones y el fallo de la primera capa de un tubo compuesto multicapa comercialmente disponible utilizando un modelo de elementos finitos. Se realizó una prueba estándar ASTM D2290 para determinar la resistencia a la tracción y la presión de estallido. También se utilizó una prueba de tensión realizada sobre una tira longitudinal de la tubería para evaluar el módulo de elasticidad. Comparamos los resultados experimentales con el modelo numérico para validar el modelo de material utilizado en la aproximación. Se obtuvieron tensiones circunferenciales y axiales para tres condiciones de contorno diferentes: extremos abiertos, fijos y cerrados. Se consideraron diversos criterios de falla para las tuberías con el fin de evaluar el fallo de la primera capa, y se hizo una comparación de los criterios de fallo y las condiciones de los límites.

Keywords: Composite pipes; finite element analysis; failure criteria; simulation; pipe boundary condition

Domains: Structural mechanics [physics.class-ph]; Mechanics of materials [physics.class-ph]; Solid mechanics [physics.class-ph]

O A González-Estrada, Juan León Becerra, A. Pertuz. Influence of the boundary condition on the first ply failure and stress distribution on a multilayer composite pipe by the finite element method.. Journal of Physics: Conference Series, 2019, 1159, 012013. ⟨hal-01526299v2⟩