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Rate dependent compressive failure and delamination growth in multidirectional composite laminates

材料科学 复合材料 分层(地质) 复合材料层合板 环氧树脂 脆性 应变率 粘塑性 压缩(物理) 粘弹性 复合数 有限元法 结构工程 本构方程 工程类 生物 古生物学 构造学 俯冲
作者
Vivekendra Singh,Ragnar Larsson,Robin Olsson,Erik Marklund
出处
期刊:Journal of Composite Materials [SAGE Publishing]
标识
DOI:10.1177/00219983231215688
摘要

A novel intralaminar model has, for the first time, been applied and validated for the rate-dependent failure of multidirectional carbon/epoxy laminates. Quasi-static compressive failure is evaluated by the growth of intralaminar rate-dependent damage combined with the interaction of cohesive zones for interlaminar delamination. A special feature of the intralaminar model is the homogenised ply response, allowing simultaneous damage-degradation of the polymer matrix combined with the fibres. To model the observed quasi-brittle failure response of the plies under finite deformation, we have used a viscoelastic-viscoplastic matrix combined with damage and isotropic hardening behaviour. Elastic transverse isotropy is used to model the fibre reinforcement of the plies. Standard cohesive surfaces are used to model the initiation and propagation of delamination. Numerical simulations using ABAQUS/Explicit are performed to predict the growth and delamination of intralaminar damage under compression in different laminates with 56 plies of IM7/8552 carbon/epoxy. Predictions of stress versus strain and damage growth are shown to agree well with experimental results for a range of strain rates and stacking sequences.
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