Interlaminar fracture toughness of selected fibre-reinforced polymer matrix composites

The methods based on the energy principles were used to determine the Interlaminar Fracture Toughness of selected Fibre-Reinforced Polymer Matrix Composites. In the scope of the presented research were Mode I, Mode II and Mixed-Mode I/II Interlaminar Fracture Toughness of glass/epoxy and carbon/epoxy laminates. Three types of laminates were investigated. Two of them were wet lay-up and reinforced with glass/epoxy and carbon/epoxy UD and symmetric fabrics. The third one was made of carbon fibre prepreg. Four different reinforcement orientations relative to the direction of delamination propagation were investigated. The results obtained indicate that for laminates under consideration the reinforcement orientation has strong effect on the critical initiation and propagation values of the Strain Energy Release Rates as well as on shapes of R-curves. Also, delamination propagation criteria were established for selected reinforcement orientations. In all the cases the increase in amount of Mode II loading resulted in the increase of delamination propagation resistance.

---

W artykule przedstawiono wyniki badań odporności na pękanie międzywarstwowe laminatów szklano- i węglowoepoksydowych w warunkach I- i II-go oraz mieszanego l/ll sposobu pękania (SP). W tym celu wyznaczano wartości krytyczne współczynnika uwalniania energii (WUE). Badano trzy typy laminatów. Dwa mają zbrojenie w postaci tkanin, wykonanych odpowiednio z włókien szklanych i węglowych, przesyconych metodą kontaktową. Trzeci wykonano z jednokierunkowego preimpregnatu węglowego. Określono efekt czterech różnych konfiguracji zbrojenia. Stwierdzono, że ukierunkowanie zbrojenia istotnie wpływa na wartości krytyczne WUE - zarówno na inicjację, jak i propagację pęknięcia oraz na kształt krzywej R. Zaproponowano dla wybranych laminatów fenomenologiczne kryteria rozwoju pęknięć międzywarstwowych. Stwierdzono, że w każdym z rozpatrywanych laminatów wzrost udziału II SP powodował zwiększenie wartości krytycznej WUE.