Damage characterization in composite laminates with holes

Abstract

Bu çalışmanın amacı, gevrek, sıyrılma, ve delaminasyon hasarına maruz kalanyarı-izotropik delikli kompozit levhaların kademeli hasar analizinigerçekleştirmektir. Çalışmada delaminasyonun, yerinde (in-situ) dayanımların vehasar ilerlemesi şeklinin hasar ilerlemesine, son hasar durumuna ve levhanıntaşıdığı nihai yüke etkisi de incelenmiştir. Çalışmada eksplisit sonlu elemananalizi yöntemi kullanılmıştır. Tabaka içi bölgeler üç boyutlu sürekli ortamelemanları, tabaka arası bölgeler ise kohesiv elemanlar (yapışkan ara elemanlar)ile modellenmiştir. Tabaka içi bölgeler için Hashin hasar başlangıcı kriteri vedoğrusal kademeli hasar ilerlemesi modeli kullanılmıştır. Sonlu eleman analizininsonuçları, yürütülen ve literatürden bulunan delikli levha çekme deneylerininsonuçları ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda geliştirilen sonlu elemananalizi modelinin bahsedilen farklı hasar çeşitlerini başarı ile simüle ettiğigözlenmiştir. Delaminasyon ihmal edildiğinde levhanın maruz kaldığı hasartipinin yanlış tahmin edilebildiği ve nihai yükte artış olabildiği gözlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Delikli Kompozit Levhalar, Delaminasyon, Yapışkan AraEleman Yöntemi, Kademeli Hasar

The main objective of this study is to conduct progressive failure analysis (PFA)of quasi-isotropic open-hole tension coupons that exhibit different failure patterns,namely brittle, pull-out, and delamination failure. Effect of delamination, in-situstrengths and degradation trend on failure patterns and loads are also investigated.Explicit finite element method is used for the study. Intra-laminar regions in thefinite element model were modeled with 3-D continuum shell elements and interlaminarregions were modeled with 3-D interface elements with bilinear tractionseparationformulation of Cohesive Zone Method (CZM). Hashin's failurecriterion is used along with linear gradual damage evolution for intra-laminarregions. Results are compared with the open-hole tension tests that are conductedand taken from the literature. The results show that the model developed heregives satisfactory results in modeling the damage progression in open-hole tensionlaminates where three different failure patterns are involved. It is also observedthat the delamination plays an important role for the damage progression in openholetension laminates; thus, neglecting it may result in inaccurate prediction ofdamage patterns and overestimated ultimate loads.Keywords: Open-hole Laminates, Delamination, Cohesive Zone Method,Progressive Failure