Abstract
The interlaminar fracture toughness in mode II and mode III of a number of advanced composites was studied using beam type test specimens and scanning electron microscopy. Special emphasis was placed on elucidating the material aspects of the fracture process and on quantifying the effect of matrix on fracture energy.
The fracture energy in mode II was independent of crack extension while that for mode III exhibited a rather probablistic “resistance” behavior that was attributed to the effect of fiber bridging. The initiation fracture energy, considered here the true measure of G IIIC , coincided with G IIC . For either mode, the interlaminar region ahead of the crack tip exhibited considerable plastic deformations, the severity that is believed to control the laminate toughness. The interlaminar fracture energy in shear, hereby denoted as G SC (=G IIC =G IIIC ), was accurately predicted from a straightforward adhesive joint fracture test provided the adhesive thickness coincide with the thickness of the interlaminar resin layer.
Résumé
On a étudié la rupture par décollement en mode II et en mode III de plusieurs composites évolués, en utilisant des éprouvettes en forme de barreaux et la microscopie électronique à balayage.
Un accent particulier a été placé sur la solution d'aspects liés au matériau, portant sur le processus de rupture et sur la quantification des effets de la matrice sur l'énergie de rupture.
On a trouvé que l'énergie de rupture en mode II est indépendante de la longueur de fissuration tandis que, pour le Mode III, elle fait état d'un comportement de “résistance” de caractère plutôt probabilité, attribué à l'effet de pontage entre les fibres.
L'énergie d'amorçage de la rupture, que l'on considère ici comme la vraie mesure de G IIIC , coïncide avec G IIC .
Pour les deux modes de sollicitation, la région de séparation en avant de l'éxtrémité de la fissure fait état d'une déformation plastique importante, dont on pense qu'elle contrôle sérieusement la ténacité due composite.
L'énergie de rupture entre couches en cisaillement, que l'on appelle ici G SC (=G IIC =G IIC ), a pu être prédite avec exactitude par des essais de rupture de joints collés, pour autant que l'épaisseur de l'adhésif coïncide de avec celle de la couche de résine entre deux plans du colaminé.
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Chai, H. Interlaminar shear fracture of laminated composites. Int J Fract 43, 117–131 (1990). https://doi.org/10.1007/BF00036181
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