Zmiany sztywności laminatów w wyniku pękania wewnątrzwarstwowego matrycy

Praca dotyczy uszkodzeń w kompozytach laminatowych o warstwach z żywicy polimerowej zbrojonej włóknami jednokierunkowymi i wpływu tych uszkodzeń na własności mechaniczne laminatu. Rozpatrywany jest typ uszkodzenia w postaci układu szczelin wewnątrzwarstwowych powstających w matrycy przy obciążeniu rozciągającym. Do jego opisu użyto symetrycznego, II rzędu tensora uszkodzeń zaproponowanego przez Vakulenkę i Kachanowa. Parametr nieciągłości przemieszczenia brzegów szczeliny oszacowano korzystając z rozwiązań liniowej mechaniki pękania. W celu wyznaczenia - wywołanych uszkodzeniami - zmian charakterystyk sprężystych materiału, a mianowicie podłużnego modułu Younga i współczynnika Poissona, zastosowano równania konstytutywne Adkinsa, oparte na teorii nieredukowalnych baz niezmienniczych i funkcji wielomianowych. Rezultaty analizy teoretycznej porównano z wynikami badań wykonanych na próbkach z laminatów carbon/epoxy o poprzecznym i kątowym ułożeniu warstw.

---

In the present paper the damage of composite materials of fiber-reinforced polymeric matrix laminate type is considered with the aim to examine their mechanical properties. The damage mode in the form of intralaminar cracks set is described in terms of second order, symmetrical damage tensor by Vakulenko and Kachanov. Such a damage measure allows for considering the orientation of the defects, which is determined by the orientation of the constituent layers. The crack discontinuity parameter is estimated in frame of the linear elastic fracture mechanics. To describe the changes of the mechanical properties of a body, i.e. longitudinal Young modulus and Poisson ratio, caused by the damage - the constitutive relations by Adkins, based on the theory of irreducible integrity basis and polynomial functions are employed. The results of theoretical analysis are compared with the experimental data for carbon/epoxy laminates of cross and angle-ply stacking sequences.