Development and implementation of a testing method for the characterization of interlaminar delamination propagation in laminates under fatigue mode I loading conditions

With no standardized methods for experimental characterization of fatigue delamination growth in laminates available the paper presents a testing method for mode I loading conditions. The distinctive feature of the proposed method is determination of crack length based on the specimen compliance and an additional compliance calibration procedure. This approach eliminates the need of visual observations. The testing methodology, using the double cantilever beam specimen, is described step by step as well as calculations leading to obtaining the relationship between the delamination growth rate and strain energy release rate values in the form of Paris' law The method was implemented in the Composites Testing Laboratory in the Institute of Aviation and the experimental investigations of crack resistance properties of laminates made of unidirectional prepreg MTM 46 were performed. Consistent results were obtained and the Paris law for I cracking mode was determined.

W świetle braku dostępnych unormowanych metod zaprezentowano procedurę eksperymentalnego badania zmęczeniowego rozwoju delaminacji w warunkach I sposobu pękania. Wyróżniającą cechą zaproponowanego algorytmu jest wyznaczanie długości pęknięcia za pomocą podatności badanej próbki oraz dodatkowo przeprowadzanej kalibracji podatności. Zaprezentowane podejście pozwala wyeliminować konieczność obserwacji długości pęknięcia podczas testu. Opisana została krok po kroku metodologia, wykorzystująca próbkę w postaci podwójnej belki wspornikowej (Double Cantilever Beam), jak również przedstawione zostały obliczenia prowadzące do wyznaczenia zależności szybkości wzrostu delaminacji od wartości współczynnika uwalniania energii w postaci prawa Parisa. Metoda została wdrożona w Laboratorium Badań Kompozytów w Instytucie Lotnictwa. Przeprowadzono badania doświadczalne odporności na pękanie laminatu wykonanego z jednokierunkowego preimpregnatu MTM 46. Uzyskano zgodne wyniki oraz wyznaczono prawo Parisa dla I sposobu pękania.