Interlaminar fracture toughness of selected fibre-reinforced polymer matrix composites

• Autorzy: Czarnocki P.

Warianty tytułu

PL

Odporność na pękanie międzywarstwowe wybranych kompozytów polimerowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The methods based on the energy principles were used to determine the Interlaminar Fracture Toughness of selected Fibre-Reinforced Polymer Matrix Composites. In the scope of the presented research were Mode I, Mode II and Mixed-Mode I/II Interlaminar Fracture Toughness of glass/epoxy and carbon/epoxy laminates. Three types of laminates were investigated. Two of them were wet lay-up and reinforced with glass/epoxy and carbon/epoxy UD and symmetric fabrics. The third one was made of carbon fibre prepreg. Four different reinforcement orientations relative to the direction of delamination propagation were investigated. The results obtained indicate that for laminates under consideration the reinforcement orientation has strong effect on the critical initiation and propagation values of the Strain Energy Release Rates as well as on shapes of R-curves. Also, delamination propagation criteria were established for selected reinforcement orientations. In all the cases the increase in amount of Mode II loading resulted in the increase of delamination propagation resistance.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań odporności na pękanie międzywarstwowe laminatów szklano- i węglowoepoksydowych w warunkach I- i II-go oraz mieszanego l/ll sposobu pękania (SP). W tym celu wyznaczano wartości krytyczne współczynnika uwalniania energii (WUE). Badano trzy typy laminatów. Dwa mają zbrojenie w postaci tkanin, wykonanych odpowiednio z włókien szklanych i węglowych, przesyconych metodą kontaktową. Trzeci wykonano z jednokierunkowego preimpregnatu węglowego. Określono efekt czterech różnych konfiguracji zbrojenia. Stwierdzono, że ukierunkowanie zbrojenia istotnie wpływa na wartości krytyczne WUE - zarówno na inicjację, jak i propagację pęknięcia oraz na kształt krzywej R. Zaproponowano dla wybranych laminatów fenomenologiczne kryteria rozwoju pęknięć międzywarstwowych. Stwierdzono, że w każdym z rozpatrywanych laminatów wzrost udziału II SP powodował zwiększenie wartości krytycznej WUE.

Słowa kluczowe

EN

laminates; interlaminar toughens; R-curve

PL

laminaty; pękanie międzywarstwowe; krzywa R

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 34, nr 2
• Strony: 47--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys.

Twórcy

autor

Czarnocki P.

• Institute of Aeronautics and Applied Mechanics, Warsaw University of Technology, Nowowiejska 24, 00-665 Warsaw

Bibliografia

• [1] ASTM D5528-01. Standard test Method for Mode I Interlaminar Fracture Toughness of Unidirectional Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composites.
• [2] ASTM D6671-01. Standard test Method for Mixed Mode I - Mode II Interlaminar Fracture Toughness of Unidirectional Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composites.
• [3] S. HASHEMI, A.J. KINLOCH, J.G. WILLIAMS: Mechanics and mechanism of delamination in a poly(ether-sulphone)/fibre composite. Composite Science and Technology, 37 (1990), 429-462.
• [4] C. HWU, C.J. KAO, L.E. CHANG: Delamination fracture criteria for composite laminates. Journal of Composite Materials, 29 (1995) 15, 1962-1987.
• [5] G. MAROM, R.H. HAREL. M. ROSENSAFT, S. KENIG, M. MOSHANOV: The characterisation of Mode I and Mode II delamination failure in fabric reinforced laminates. ICCM and ECCM, 3 (1987), 3.265-3.273.
• [6] A.B. PEREIRA, A.B. DE MORAIS: Mode I interlaminar fracture of carbon/epoxy multidirectional laminates. Composite Science and Technology, 64 (2004), 2261- 2270.
• [7] R.A. JURF, R.B. PIPES: Interlaminar Fracture of Composite Materials. Journal of Composite Materials, 16 (1982) 9, 386-394.
• [8] R.L. RAMKUMAR, J.D. WHITCOMB: Characterisation of Mode I and Mixed- mode delamination growth in T300/5208 Graphite/Epoxy. Delamination and debonding of materials, ASTM STP 876, Johnson W.S., Ed., American Society for Testing and Materials, Philadelphia 1985, 315-335.