Study on a Cracked Single-Layer 2D Woven Composite Plate: Fracture Mode and Damage Analysis

Abstract

An experimental study and numerical calculation are conducted to investigate the crack propagation in a 2D woven composite. Crack propagation tests of single-layer composite plate specimens permit this process to be directly followed. Analysis of their fracture surfaces reveals crack propagation paths, fracture mode, and damage mechanisms. The load–deflection curve represents the crack propagation as a three-stage process. The stress intensity near the crack tip is evaluated with the critical stress intensity factor numerically calculated. The results demonstrate a good agreement between the calculations and experiment.

Проведены экспериментальные исследования и численные расчеты для изучения распространения трещин плоского тканого композита. Благодаря испытанию на распространение трещин в однослойной композитной пластине можно непосредственно наблюдать процесс распространения трещин. Анализ поверхностей разрушенных образцов позволяет установить траекторию распространения трещин, характер разрушения и механизмы повреждения. Согласно кривой нагрузка–перемещение, процесс распространения трещин разделяется на три стадии. Для исследования интенсивности напряжений в вершине трещины образцов определяется критический коэффициент интенсивности напряжений путем численных расчетов. Полученные результаты демонстрируют хорошее соответствие расчетных данных с экспериментальными.