Matrix cracking is the first and most dominant mode of damage in laminated polymer composites resulting in significant stiffness degradation. In the past, matrix cracking has been quantified using crack density evolution with loading and correlating the crack densities with stiffness degradation of the laminate. In the present study, an analytical framework for matrix crack evolution for a general Multi-Directional (MD) symmetric laminate has been proposed using oblique coordinate based shear-lag analysis coupled with a probabilistic strength approach. The statistical parameters have been estimated from a master laminate. The ply-by-ply crack density evolution has also been simulated. The crack density evolution and associated stiffness degradation predictions have been compared to existing experimental values. The stiffness degradation trends closely match with experimental data and stiffness values estimated from current approach are conservative

چکیده

ترک ماتریسی اولین شکل و غالب ترین شکل از خرابی در کامپوزیت های پلیمری لایه ای می باشد که در افت سفتی تاثیرگذار است. تاکنون ترک ماتریسی با استفاده از چگالی ترک به همراه بارگذاری و ارتباط دادن چگالی ترک با افت سفتی لایه تعیین می شود. در مطالعه کنونی یک چارچوب تحلیلی برای رشد ترک ماتریسی پیشنهاد شده است که از تحلیل تاخیر برش کوپل شده با یک روش استحکام احتمالی برای یک لایه متقارن چند جهته (MD) استفاده می کند. پارامترهای استاتیکی از یک لایه برجسته تخمین زده شده است. ارزیابی چگالی ترک به صورت لایه به لایه نیز شبیه سازی شده است. پیش بینی های چگالی ترک و افت سفتی با مقادیر تجربی موجود مقایسه شده است. روندهای افت سفتی با اطلاعات تجربی مطابقت دارند و مقادیر سفتی تخمین زده شده از روش فعلی محافظه کارانه می باشند.

1-مقدمه

استفاده از کامپوزیت های پلیمری فیبری تقویت شده (FRP) برای اعمال بارگذاری های پایه ای در سال های اخیر افزایش یافته است. تقریبا 50% از اسکلت هواپیمای بوئینگ 787 از FRPها ساخته شده است [1]. چند دهه بعد این مواد به خاطر استحکام ویژه بالا، سفتی، مقاومت در برابر خوردگی، شکل پذیری راحت و عمر خستگی بیشتر، جایگزین مواد سنتی می شوند [2]. در عمل ساختارهای کامپوزیتی با بارگذاری متغیر زمانی، شرایط محیطی بد، خرابی ها مثل برخورد پرنده ها، شن های باند پرواز، بارش تگرگ  و ... رو به رو می شوند...