Suppression of compression induced delamination in tapered laminated composites using a ply scarfing method
Suppression of compression induced delamination in tapered laminated composites using a ply scarfing method
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使用层接法抑制锥形层合复合材料中压缩引起的分层
DOI：
10.1016/j.compositesa.2023.107870
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发表时间：
2024
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Gordon T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gordon T
复合材料层压板的厚度逐渐变细是高效、轻质复合材料结构的常见策略。众所周知，实现这种逐渐变细所必需的特定层的终止会在层压材料中引入分层引发的位点。这种分层倾向高度依赖于终止层的厚度，这对使用较厚的材料来提高大型复合材料结构的生产率提出了重大挑战。在这项工作中，首次通过实验研究了层接缝在改善使用厚单向非卷曲织物 (NCF) 制成的锥形层压材料的压缩破坏应力方面的有效性。单向锥形层压板是使用两种不同的 NCF 制造的，纤维面积重量分别为 620 和 1070 g/m2，通过树脂灌注。将由 1070 g/m2 材料制成的包含使用层接缝方法终止的层的样本与包含使用传统层下降方法终止的层的样本进行比较。其中包含使用层接缝方法终止的层。使用高速相机分析样本的压缩破坏行为。结果表明，帘布层清理抑制了带束层在压缩下的分层，并使失效应力增加了约 60%。此外，终止层板端部的锥形几何形状可有效防止层板掉落处的空隙截留，并显着降低制造变异性。
Thickness tapering of composite laminates is a common strategy for efficient and lightweight composite structures. The termination of specific plies necessary to achieve such tapering is well known to introduce sites for delamination initiation in laminates. This propensity for delamination is highly dependent on the thickness of the terminated ply, which presents a significant challenge in using thicker materials to improve the production rate of large-scale composite structures.In this work, the effectiveness of ply scarfing in improving the compressive failure stress of tapered laminates made using thick, unidirectional non-crimp fabrics (NCF) was experimentally investigated for the first time. Unidirectional tapered laminates were manufactured using two different NCFs with fibre areal weights of 620 and 1070 g/m2via resin infusion. Specimens made of the 1070 g/m2material which incorporated a ply terminated using the ply scarfing method were compared with those including plies terminated using the conventional ply-drop method. which incorporated a ply terminated using the ply scarfing method. The compression failure behaviour of the specimens was analysed using a high-speed camera. The results showed that ply scarfing suppressed delamination of the belt plies under compression and increased the failure stress by ∼60%. Furthermore, the tapered geometry of the terminated ply’s end was effective in preventing the void entrapment at the ply drop and significantly reducing the manufacturing variability.
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