Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

An experimental investigation of fracture modes and delamination behaviour of carbon fiber reinforced laminated composite materials

Musafir Mustafa Abd Alhussein, Ameer Zuhair Jabbar Abdul, Hamzah Ahmed Fadhil

Diagnostyka

|

2023

|

Vol. 24, No. 1

art. no. 2023101

EN

Mechanically, composite laminates perform exceptionally well in-plane but poorly out-of-plane. Interlaminar damage, known as "delamination," is a major issue for composite laminates. Results from Mode-I and Mode-II experimental testing on twill-woven carbon fiber reinforced (CFRP) laminates are analyzed in this paper. Composite Mode-I fracture toughness was determined using three different methods in accordance with ASTM D5528: modified beam theory, compliance calibration, and a codified compliance calibration. Two methods, the Compliance Calibration Method and the Compliance-Based Beam Method, were used to determine the Mode-II fracture toughness in accordance with ASTM D7905. Stick-slip behavior is quite evident in the composite's ModeI fracture toughness test findings. The MBT technique's 𝐺Ic values for initiation and propagation are 0.533 and 0.679 KJ/m2 , respectively. When comparing the MBT approach to the industry-standard ASTM procedure for determining fracture toughness Mode-I, the MBT method was shown to be highly compatible. Furthermore, the 𝐺IIc values for the CBBM technique are 1.65 KJ/m2 for non-pre cracked and 1.4 KJ/m2 for pre-cracked materials. The CBBM method shows a good method to evaluate fracture toughness Mode-II, due to not needing to monitor the length of the crack during delamination growth to get the value of the fracture toughness.

2

Development and implementation of a testing method for the characterization of interlaminar delamination propagation in laminates under fatigue mode II loading conditions

Wilk J.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2016

|

Nr 4 (245)

251--261

EN

With no standardized methods being available the paper presents a procedure for experimental characterization of fatigue delamination growth under mode II loading conditions. The distinctive feature of the proposed algorithm is determination of crack length based on the specimen compliance. It eliminates the need of visual observations replacing it with compliance calibration performed at the end of the test. The testing methodology, using the end notch flexure set-up, is described step by step as well as calculations leading to obtaining the relationship between the delamination growth rate and strain energy release rate values in the form of Paris' law. The method was implemented in the Composites Testing Laboratory in the Institute of Aviation and the experimental investigations of crack resistance properties of laminates made of unidirectional prepreg MTM 46 were performed. Consistent results were obtained and the Paris law for II cracking mode was determined.

PL

W świetle braku dostępnych unormowanych metod zaprezentowano procedurę eksperymentalnego badania zmęczeniowego rozwoju delaminacji w warunkach II sposobu pękania. Wyróżniającą cechą zaproponowanego algorytmu jest wyznaczanie długości pęknięcia za pomocą podatności badanej próbki. Pozwala to na wyeliminowanie konieczności prowadzenia obserwacji, zastępując ją wykonaniem kalibracji podatności po zakończeniu testu. Opisana została krok po kroku metodologia, wykorzystująca zginanie trójpunktowe próbki z rozwarstwieniem (ENF), jak również przedstawione zostały obliczenia prowadzące do wyznaczenia zależności szybkości wzrostu delaminacji od wartości współczynnika uwalniania energii w postaci prawa Parisa. Metoda została wdrożona w Laboratorium Badań Kompozytów w Instytucie Lotnictwa. Przeprowadzono badania doświadczalne odporności na pękanie laminatu wykonanego z jednokierunkowego preimpregnatu MTM 46. Uzyskano zgodne wyniki oraz wyznaczono prawo Parisa dla II sposobu pękania.

3

Analysis of cohesive zone model parameters on response of glass-epoxy composite in mode II interlaminar fracture toughness test

Dadej K., Surowska B.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 3

180--188

EN

The purpose of the performed study was to provide the best possible representation of the response of a beam subjected to Interlaminar Fracture Toughness testing in Mode II in the course of the End Notched Flexure test. The beam was modelled numerically with the results obtained in experimental tests. Furthermore, analysis was carried out in order to determine the parameters of the traction-separation law in the ABAQUS program defined for the cohesion layer, which have a key impact on the response of the cracking composite beam in the End Notched Flexure test. Experimental tests were conducted on composite beams reinforced with 'E' type fibre glass in an epoxy resin matrix. A composite plate 4.3 mm thick produced in the autoclave process was cut into beams with dimensions of 150 x 25 mm in a manner ensuring an initial delamination length of 30 mm. A numerical model of the composite material with a cohesion layer based on the determined value of fracture energy in Mode II was developed in the ABAQUS program on the basis of experimental tests. The analysis of the impact of the parameters defined in the traction-separation law on the response of the cracking composite beam was conducted on the basis of numerical simulations. The results obtained from the numerical analyses show a strong dependence between the cohesion layer parameters and the response of the composite beam, also in case of a constant value of fracture toughness. It was determined which of the parameters defined in the ABAQUS program have a key impact on the composite cracking process. Finally, very good convergence was achieved for the beam response in the numerical model and in the experiment in terms of force-displacement curves, the critical value of force and displacement causing energy release and crack length in the composite.

PL

Celem przeprowadzonych prac było jak najlepsze odwzorowanie odpowiedzi belki poddanej badaniu Interlaminar Fracture Toughness w Mode II w teście End Notched Flexure, zamodelowanej numerycznie z wynikami otrzymanymi w testach doświadczalnych. Ponadto, przeprowadzona została analiza mającą na celu zbadanie, które z parametrów prawa trakcja - separacja w programie ABAQUS definiowanego dla warstwy kohezyjnej mają kluczowy wpływ na odpowiedź pękającej belki kompozytowej w badaniu End Notched Flexure. Przedmiotem badań eksperymentalnych były belki kompozytowe wzmocnione włóknem szklanym typu E w osnowie żywicy epoksydowej. Płytę kompozytową o grubości 4,3 mm wytworzoną metodą autoklawową pocięto na belki o wymiarach 150 x 25 mm w taki sposób, żeby otrzymać długość początkową delaminacji równą 30 mm. W programie ABAQUS na podstawie badań eksperymentalnych został opracowany model numeryczny materiału kompozytowego wraz z warstwą kohezyjną bazującą na wyznaczonej wartości energii pękania w Mode II. Na podstawie symulacji numerycznych przeprowadzono analizę wpływu parametrów definiowanych w prawie trakcja - separacja na odpowiedź pękającej belki kompozytowej. Wyniki analiz numerycznych wskazują na dużą zależność pomiędzy wartościami parametrów warstwy kohezyjnej a odpowiedzią belki kompozytowej również przy stałej wartości energii pęknięcia. Przedstawiono, które z parametrów definiowanych w programie ABAQUS mają kluczowy wpływ na proces pękania kompozytów. Finalnie, osiągnięta została bardzo duża zbieżność odpowiedzi belki w modelu numerycznym i eksperymencie, biorąc pod uwagę charakterystyki siła-przemieszczenie, wartość krytyczną siły i przemieszczenia powodujących uwolnienie energii i wzrost pęknięcia w kompozycie.