Evaluation of Failure Criteria for Continous Fiber Reinforced Composites

Abstract

Denne masteroppgaven gir et overblikk over i-planet skademekanismer i fiber armerte polymer kompositt-laminater. Tre forskjellige feil kriterier er evaluert, og Puck feil kriteriet er beskrevet og testet i detalj. En progresiv skade modell er utviklet basert på Puck feil kriteriet, og optimalisert ved hjelp av LS-OPT for å beskrive resultater fra eksperimentelle observasjoner. Material modellen er implementert i FEM-koden LS-DYNA. Alle de numeriske resultatene pressentert i denne oppgaven er modellert i LS-DYNA. Resultatene fra de nummeriske analysene er sammenlignet med resultater fra materialtester og tilsvarende publiserte nummeriske analyser. Materialtester er utført og material egenskaper er trukket ut fra materialtest resultater. Den implementerte material modellen beskriver skade utviklingen i materialene på en måte som stemmer godt overens med resultatene fra material tester, både med tanke på spenninger, lokalisering av brudd og skade mode.

This thesis gives an overview of in-plane failure mechanisms in fiber reinforced polymer composite laminates. Three different failure criteria are evaluated, and the Puck failure criterion is described and evaluated thoroughly. A progressive failure analysis is developed based on the Puck failure criterion and optimized to fit experimental observations using the optimization tool LS-OPT. The material model is implemented in the LS-DYNA finite element code, and all numerical analyses in this thesis are modeled and simulated using this finite element code. Results from the numerical analyses have been compared with material test results and other published numerical results. Material tests have been carried out, and material properties have been extracted from material tests. The implemented material model is shown to produce damage behavior in good agreement with experimental observations, and the localization and mode of failure and fracture are also shown to be in good agreement with that of material test results and other published numerical results.