Numerical modelling of fatigue delamination growth in laminates under mode i loading conditions using VCCT

The article presents a numerical method of modelling the fatigue growth of delaminations in laminates with the use of Virtual Crack Closure Technique. The principle of the method is an algorithm based on the user subroutines of finite element method software MSC MARC. It uses experimentally determined Paris' law to calculate the number of load cycles needed for specified length of delamination propagation. As a result, the relationship between delamination growth and number of fatigue cycles can be established. The 2D numerical model of a double cantilever beam made of carbon epoxy laminate was created and the calculations were conducted for two sets of input values. They corresponded to the specimens that were tested experimentally. This allowed for the comparison of the results and verification of the numerical method against experimental investigations.

W artykule przedstawiono numeryczną metodę modelowania zmęczeniowego wzrostu delaminacji w kompozytach warstwowych z wykorzystaniem metody Virtual Crack Closure Technique. Podstawą metody jest algorytm oparty na procedurach użytkownika dostępnych w oprogramowaniu do obliczeń metodą elementów skończonych MSC MARC. Wykorzystuje on wyznaczone eksperymentalnie prawo Parisa w celu obliczenia liczby cykli zmęczeniowych potrzebnych do wzrostu delaminacji o określoną długość. Pozwala to na wyznaczenie związku pomiędzy rozwojem delaminacji a liczbą cykli obciążenia zmęczeniowego. Stworzony został dwuwymiarowy model belki dwuwspornikowej wykonanej z laminatu węglowo-epoksydowego oraz przeprowadzone zostały obliczenia dla dwóch zestawów wielkości wejściowych. Odpowiadają one próbkom badanym eksperymentalnie. Pozwoliło to na porównanie wyników i weryfikację metody numerycznej względem badań eksperymentalnych.