DAMAGE EVOLUTION IN COMPOSITE BONDED JOINTS UNDER FATIGUE LOADING
In the present paper the evolution of fatigue damage in composite bonded joints is extensively analysed and discussed, with particular reference to the influence of layer orientation at the adhesive-adherend interface, corner geometry at the end of the overlap area and stacking sequence. Single lap bonded joints manufactured from autoclave-moulded laminates were investigated under tension-tension fatigue loading. Two laminate lay-ups [45/02]s and [452/0]s , two overlap lengths (20 and 40 mm) and two corner geometry (square edge and fillet) were considered. The evolution of fatigue damage, a crack initiation followed by propagation up to a critical length, was investigated at macroscopic and microscopic level, by monitoring stiffness trends and by optical and scanning electron microscopy and it is extensively discussed in the paper. The presence of a 45° oriented layer at the adhesive-interface layer makes damage patterns and crack paths much more complicated with respect to 0° interface joints, previously investigated by the authors. As a result the resistance to crack propagation is increased.
INFLUENZA DELL’ORIENTAZIONE ALL’INTERFACCIA E DELLA SEQUENZA DI SOVRAPPOSIZIONE SUL COMPORTAMENTO A FATICA DI GIUNZIONI INCOLLATE IN MATERIALE COMPOSITO
In questo lavoro si analizza il comportamento a fatica di giunzioni incollate in materiale composito, con particolare attenzione all'influenza che possono avere la diversa orientazione delle lamine poste all'interfaccia fra aderendo ed adesivo e la sequenza di sovrapposizione degli aderendi. I giunti analizzati sono a semplice sovrapposizione e sono stati ottenuti partendo da laminati in resina epossidica rinforzata con tessuto in fibra di carbonio ed incollati tra loro con un adesivo epossidico bicomponente. Sono stati considerati due lay-up ([45/02]s e [452/0]s), due lunghezze di sovrapposizione (20 e 40 mm) e due diverse geometrie della zona di fine incollaggio. L'analisi dell’evoluzione danneggiamento per fatica ha permesso di identificare una prima fase di nucleazione del danneggiamento (cricche e/o delaminazioni) , seguita da una seconda di propagazione fino ad una dimensione critica. Questo ha consentito l’ulteriore validazione di un modello per la stima della vita a fatica di giunzioni incollate, precedentemente sviluppato dagli autori, basato sulla somma della vita spesa per l’innesco e quella spesa per la propagazione. Viene infine descritta una metodologia sperimentale, basata sull’andamento della rigidezza, per la caratterizzazione della lunghezza di cricca durante la fase di propagazione.
Effect of Adhesive Ductility on Cyclic Debond Mechanism in Composite-to-Composite Bonded Joints
Abstract An investigation of an adhesively bonded composite joint with a brittle adhesive was conducted to characterize both the static and fatigue debond growth mechanism under mode I and mixed mode I-II loadings. The bonded system consisted of graphite/epoxy adherends bonded with FM-400 adhesive. Two specimen types were tested: (1) a double-cantilever-beam specimen for mode I loading and (2) a cracked-lap-shear specimen for mixed mode I-II loading. In all specimens tested, failure occurred in the form of debond growth either in a cohesive or adhesive manner. The total strain-energy-release rate is not the criterion for cohesive debond growth under static and fatigue loading in the birttle adhesive as observed in previous studies with the ductile adhesives. Furthermore, the relative fatigue resistance and threshold value of cyclic debond growth in terms of its static fracture strength is higher in the brittle adhesive than its counterpart in the ductile adhesive.