Delamination suppression in tapered unidirectional laminates with multiple ply drops using a tape scarfing technique
Delamination suppression in tapered unidirectional laminates with multiple ply drops using a tape scarfing technique
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使用胶带嵌接技术抑制具有多层层的锥形单向层压板的分层
DOI：
10.1016/j.compositesa.2021.106627
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发表时间：
2021
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
复合材料层合板厚度逐渐变薄对于重量有效的结构是必不可少的。这是通过终止特定的层片来实现的，但是这些层片又可以作为分层起始的位点。一个重要的方面是相邻铺层下降之间的间距，这可能对脱层应力具有显著影响。在这项工作中，一种新的磁带嵌接方法，适用于一个锥形轮廓下降层结束单向锥形层压板试样与多个层下降。实验研究了铺层间距对普通铺层和斜接铺层拉伸脱层应力的影响。结果表明，斜切铺层结构在某些情况下可以完全抑制分层。斜接的铺层下降也保持较高的性能与较小的铺层下降间距。这表明，在使用嵌接层，传统的层压板设计规则可以放宽和结构的重量可以进一步减少。基本的故障机制也进行了研究，使用分析和数值方法。介绍了一个简单的基于应力的斜接层板脱层应力估算公式，该公式与实验和数值计算结果一致，可用于（并进一步发展）锥形层合板的设计。
Composite laminate thickness tapering is essential for weight efficient structures. This is achieved by terminating specific plies, but these can in turn act as sites for delamination initiation. One area of importance is the spacing between adjacent ply drops, which can have a significant impact on the delamination stress. In this work, a novel tape scarfing method that applies a tapered profile to dropped ply ends was used on unidirectional tapered laminate specimens with multiple ply drops. The effect of ply drop spacing on the delamination stress of both conventional and scarfed plies in tension was studied experimentally. The results showed that the scarfed ply drop configurations can completely suppress delamination in certain configurations. The scarfed ply drops also retained higher performance with smaller ply drop spacings. This indicates that in using scarfed plies, conventional laminate design rules could be relaxed and the weight of the structure could be further reduced. The underlying failure mechanisms were also investigated using both analytical and numerical methods. A simple stress-based formula for estimating the delamination stress of scarfed plies was introduced and shown to be consistent with both experimental and numerical results, which could be used (and further developed) to make tapered laminate design easier.
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