ISSN:
0933-5137
Keywords:
Chemistry
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Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Test Method for a Fracture Mechanical Characterization of the Delamination of Curved Composite MaterialsThe deformation and fraction of the ‘Curved-Double-Cantilever-Beam’-Specimen are investigated with a finite element analysis by a macroscopic, fracture mechanics approach. This test is used to characterize the delamination thoughness of curved thermoplastic composite samples, manufactured by a filament winding technology. The interpretation of the experiments is complicated by the samples curved geometry, large deflection and fracture-mechanical mixed-mode-conditions. No particular deformational model for this geometry has been known until now. The presented finite element analysis provides a reliable basis for the estimation of the critical debonding energy release rate Gc from the experimental results. For this purpose a simple, empirical data reduction scheme could be confirmed, though the sample shows a nonlinear deformation that cannot be satisfactory described by closed mathematical expressions. In spite of the asymmetrical geometry and loading of the CDCB-test, the mode-II-contribution of the loading emerged to e negligible for a central position of the crack plane with regard to specimen thickness. But significant mode-II-contributions occur for even small deviations of the crack position from the specimens middle-plane. The real loading state in the CDCB-experiments will therefore be ruled by mixed mode conditions, rarely to judge. The theoretical investigation is complemented with an experimental study for glass-fibre/polyamid 6 samples.
Notes:
Ausgehend von einer makroskopischen, bruchmechanischen Betrachtung werden die Deformation und das Delaminationsversagen beim, ‚Curved Double Cantilever Beam Test mit‘ einem Finite-Elemente-Modell untersucht. Dieser Test wird zur Charakterisierung des Delaminationswiderstandes von gekrümmten Probekörpern aus faserverstärkten Verbundwerkstoffen eingesetzt, die z. B. im Resultat einer Wickeltechnologie entstehen. Die Interpretation der experimentellen Ergebnisse wird für diesen Test durch verschiedene Faktoren erschwert, wie z. B. gekrümmte Probengeometrie, Auftreten Starker Deformationen und brchmechanischer, ‚Mixed-Mode‘-Belastungen. Aufgrund dieser Schwierigkeiten konnte bisher kein spezielles Deformationsmodell für den Versuch angegeben werden. Die vorgestellte Finite-Elemente-Modellierung liefert die Basis für die Ermittlung der kritischen Energiefreisetzungsrate Gc der Delamination aus dem CDCB-Test. Es kann gezeigt werden, daß ein einfaches, jedoch hinreichend genaues empirisches Verfahren zur Bestimmung von Gc aus den experimentellen Resultaten existiert, obwohl die Deformation der Probe nichtlinear ist und aufgrund der wirkenden Scherdeformationen auch mit aufwendigen analytischen Modellen nicht befriedigend beschrieben werden kann. Trotz der unsymmetrischen Geometrie der CDCB-Probe ist der Mode-II-Anteil der Belastung bei mittiger Lage der Rißebene in der Probe vernachlässigbar. Allerdings ergeben sich bei bereits geringen Abweichungen der Rißlage von der Mittelebene der Probe starke Mode-II-Beiträge. In der Praxis muß daher vom Auftreten schwierig einschätzbarer ‚Mixed-Mode‘-Situationen bei der Delamination ausgegangen werden. Die theoretische Untersuchung wird durch experimentelle Ergebnisse an Glasfaser/Polyamid 6-Proben uuntersetzt.
Additional Material:
8 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/mawe.19960271012
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