Improving compression after impact response of composite laminates through ply level hybridization with thin plies and unsymmetrical designs

Abstract

Despite the weight savings, composite materials are vulnerable to impact loads mainly due to the alarming reduction in the compression after impact strength (CAI). This thesis exploits the potential of laminate designs with novel stacking sequences with the aim to improve the CAI strength of composite thick and thin laminates. Using experimental and numerical studies, we propose unsymmetrical stacking sequence designs and hybrid laminates (mixing different ply grades in the laminate) in the different modules of the thesis. The proposed laminates improves the CAI strength over the baseline by a maximum of 40% which demonstrates the potential of laminate design as an efficient and economic methods towards improving the impact damage tolerance of composites

Los materiales compuestos son vulnerables a las cargas de impacto principalmente a causa de la reducción de la resistencia a la compresión después de impacto (CAI, de las siglas en inglés Compression After Impact). Esta tesis investiga el potencial de los diseños de laminados con nuevas secuencias de apilamiento con el objetivo de mejorar la resistencia CAI. Mediante ensayos experimentales y simulaciones numéricas, proponemos nuevos diseños con secuencias de apilamiento asimétricas y laminados híbridos. Estos últimos mezclan diferentes grosores de capa en el laminado. Los laminados propuestos mejoran la resistencia CAI sobre la línea base en un máximo del 40%, lo que demuestra el potencial del diseño de los laminados como método eficiente y económico para mejorar la tolerancia al daño por impacto de los materiales compuestos