Numerical modelling of fatigue delamination growth in laminates under mode i loading conditions using VCCT

• Autorzy: Wilk J.

Identyfikatory

DOI

10.5604/05096669.1226897

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne zmęczeniowego rozwoju delaminacji w warunkach i sposobu pękania metodą VCCT

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents a numerical method of modelling the fatigue growth of delaminations in laminates with the use of Virtual Crack Closure Technique. The principle of the method is an algorithm based on the user subroutines of finite element method software MSC MARC. It uses experimentally determined Paris' law to calculate the number of load cycles needed for specified length of delamination propagation. As a result, the relationship between delamination growth and number of fatigue cycles can be established. The 2D numerical model of a double cantilever beam made of carbon epoxy laminate was created and the calculations were conducted for two sets of input values. They corresponded to the specimens that were tested experimentally. This allowed for the comparison of the results and verification of the numerical method against experimental investigations.

PL

W artykule przedstawiono numeryczną metodę modelowania zmęczeniowego wzrostu delaminacji w kompozytach warstwowych z wykorzystaniem metody Virtual Crack Closure Technique. Podstawą metody jest algorytm oparty na procedurach użytkownika dostępnych w oprogramowaniu do obliczeń metodą elementów skończonych MSC MARC. Wykorzystuje on wyznaczone eksperymentalnie prawo Parisa w celu obliczenia liczby cykli zmęczeniowych potrzebnych do wzrostu delaminacji o określoną długość. Pozwala to na wyznaczenie związku pomiędzy rozwojem delaminacji a liczbą cykli obciążenia zmęczeniowego. Stworzony został dwuwymiarowy model belki dwuwspornikowej wykonanej z laminatu węglowo-epoksydowego oraz przeprowadzone zostały obliczenia dla dwóch zestawów wielkości wejściowych. Odpowiadają one próbkom badanym eksperymentalnie. Pozwoliło to na porównanie wyników i weryfikację metody numerycznej względem badań eksperymentalnych.

Słowa kluczowe

EN

delamination; fatigue crack propagation; FEM; VCCT

PL

delaminacja; zmęczeniowa propagacja pęknięcia; MES; VCCT

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 4 (245)
• Strony: 227--238
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., schem., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Wilk J.

• Instytut Lotnictwa, Al. Krakowska 110/114, 02-256 Warszawa

Bibliografia

• [1] ASTM International, 2011, Standard test method for mode I fatigue delamination growth onset of unidirectional fiber-reinforced polymer matrix composites. ASTM D6115 - 97.
• [2] Chai H., Babcock C. & Knauss W., 1981, "One dimensional modelling of failure in laminated plates by delamination buckling. International Journal Solids Structures", 17(11). pp. 1069-1083.
• [3] Czajkowska K., 2014, Badanie w warunkach I sposobu pękania próbek DCB wyciętych z płyt LK14-9 i LK14-10. Warszawa: Instytut Lotnictwa. (10/LK/2014/TEBUK)
• [4] Harper P. W. & Hallett S. R., 2010, "A fatigue degradation law for cohesive interface elements - Development and application to composite materials". International Journal of Fatigue, 32(11), pp. 1774-1787.
• [5] Kachanov L. M., 1988, Delamination Buckling of Composite Materials, Dordrecht, Kluwer Academic Publishers.
• [6] Krueger R., 2002, "The Virtual Crack Closure Technique: History, Approach and Applications", Hampton: ICASE. (ICASE Report No. 2002-10).
• [7] Krueger R., 2010, "Development of a Benchmark Example for Delamination Fatigue Growth Prediction", Hampton: National Institute of Aerospace. (NIA Report No. 2010-04)
• [8] Landry, B., & LaPlante, G., 2012, "Modeling delamination growth in composites under fatigue loadings of varying amplitudes". Composites Part B: Engineering, 43(2), pp. 533-541.
• [9] Riccio, F. Ronza, A. Sellitto, F. and Scaramuzzino, 2014, "Modeling Delamination Growth in Composite Panels Subjected to Fatigue Load", Key Engineering Materials, 627, pp. 21-24.
• [10] Roe K. L., Siegmund T., 2003, An irreversible cohesive zone model for interface fatigue crack growth simulation, Engineering Fracture Mechanics, 70, 209-232.
• [11] Turon A., Costa J., Camanho P. P. & Da'vila C. G., 2007, "Simulation of delamination in composites under high-cycle fatigue". Composites: Part A, 38, pp. 2270-2282.
• [12] Whitcomb J. D., 1990, Mechanics of Instability Related Delamination Growth. In S. R Garbo (Ed.), Composite Materials: Testing and Design, ASTM STP 1059, Philadelphia: American Society for Testing and Materials, pp. 215-230.