Modeling of interface cracks in a composite with a fibre bundle under biaxial transverse loads

Abstract

En el presente trabajo se presenta un estudio numérico, donde se caracteriza el inicio y crecimiento de los despegues producidos en las interfases entre fibra y matriz en un material compuesto sometido a cargas transversales biaxiales. Se considera un problema simplificado que representa una lámina unidireccional real, con diez fibras embebidas en una matriz cuyas dimensiones externas son mucho más grandes que el radio de las fibras. Con este análisis se amplia, por tanto, los resultados obtenidos por los autores en trabajos previos en que se empleaba un problema con una sola fibra. El objetivo es, por un lado, predecir las cargas de fallo (cargas críticas) para un pequeño grupo de fibras y, por otro lado, verificar el crecimiento inestable de los despegues correspondientes a estas cargas críticas. La curva de fallo obtenida para este problema simplificado permite dilucidar algunos aspectos de la curva de fallo de un material compuesto real sometido a cargas transversales

A numerical study of debond onset and growth at fibre-matrix interfaces in a fibre bundle under biaxial transversal loads is presented. A simplified but representative problem of an actual unidirectional lamina is considered,with then fibres embedded in a matrix with external dimensions much larger than the fibre radii. The results presented extended the results obtained by the autors in previous works, where a single fibre problem was studied. The aim is, first, to predict the failure loads (critical loads) for a small bundle of fibres and, second, to verify the unstable character of debond growth under transverse loads. The failure curve obtained in this simplified problem helps in elucidating some aspects of the failure mechanisms of an actual composite material subjected to these loads.