Experimental and analytical study of delamination caused by free-edges and matrix cracks in laminated composites

Abstract

In the last decades, the use of laminated composites, such as Carbon Fiber Reinforce Polymer has increased in many industrial sectors. Different failure mechanisms different damage mechanism can appear in laminated composites. Among the different damage mechanisms, delamination or interlaminar failure is the one that reduces the load-carrying capacity of composite structures and may compromise structural integrity. Nowadays, the prediction of delamination can be done using computational tools that involve high computational costs, limiting their applicability in the initial stages of the design of new structural components. In this work, quick-analysis tools for delamination predictions are proposed. Two different sources of delamination have been studied: free-edge and matrix-crack induced delamination. A methodology to predict both types of induced delamination is proposed and it has been validated with experimental results

En los últimos años se ha incrementado el uso de materiales compuestos en diferentes campos de la tecnología. Este tipo de materiales presentan varios tipos de fallo, siendo uno de ellos la deslaminación o fallo interlaminar. La deslaminación puede reducir la capacidad de carga de los compuestos y puede comprometer la integridad estructural. En la actualidad, se puede predecir la deslaminación mediante herramientas numéricas, pero estas implican un alto coste computacional que imposibilita su utilización en las primeras etapas del diseño de un componente estructural. En esta tesis se aborda esta problemática, proponiendo métodos de cálculo de bajo coste computacional que permiten predecir la deslaminación en las primeras etapas del diseño estructural. Se han desarrollado métodos de análisis para dos distintos tipos de deslaminación: por efectos de borde y provocada por grietas en la matriz, y se han validado mediante una campaña experimental