Micromechanical modelling of hybrid unidirectional composite materials under fibre tensile loading

Abstract

In this thesis, a micromechanical model for predicting the tensile failure process in hybrid and non-hybrid unidirectional composite materials under fibre tensile loading is developed. Derived from this, the influence that different parameters have on the failure development in hybrid composites is investigated. The results prove that the model captures qualitatively well the failure development of composite materials. Moreover, adding matrix yielding and dynamic effects into the model allows to improve the modelling predictions compared with experimental results. It is also proved that the size of the material has a significant influence on the hybrid properties, and the dispersion of the fibres in the hybrid material has a large importance on the failure and damage development. Therefore, this thesis gives a step forward towards the inclusion of hybrid composites into commercial design and the generation of more optimised materials

En aquesta tesi, es desenvolupa un model micromecànic per predir el procés de ruptura a tracció de materials compostos unidireccionals híbrids i no híbrids sotmesos a càrregues longitudinals. Derivat d’això, la influència que diferents paràmetres tenen, en el procés de ruptura de materials híbrids, és investigada. Els resultats demostren que el model captura qualitativament el procés de trencament en materials compostos. A més, afegir plasticitat a la matriu i efectes dinàmics en el model permet millorar les prediccions del model comparat amb resultats experimentals. També es demostra que la mida del material té una influència significativa en les propietats híbrides, i que la dispersió de les fibres en el material híbrid té una gran importància en el trencament i el desenvolupament de dany. Per tant, aquesta tesi dóna un pas endavant cap a la inclusió de compostos híbrids en el disseny comercial i la generació de materials més optimitzats