A constitutive model for fatigue and residual strength predictions of composite laminates

Abstract

This thesis investigates the fatigue behaviour of fibre-reinforced composite laminates. Fatigue of composite materials is a complex subject both from an experimental and numerical modelling point of view. In this context, we designed a quite extensive experimental campaign to investigate the failure mechanisms that occur when the composite material undergoes fatigue. Then, we developed a constitutive model to anticipate the mechanical behaviour and the final strength of the material. This model was implemented inside a finite element code in order to analyse the behaviour of composite structures under different loading scenarios. The final objective of this type of numerical tool is to reduce the number of test and time required for certification of aerospace composite parts

Aquesta tesi investiga la resposta a fatiga de laminats compòsits fabricats amb fibra de carboni. L'estudi de la fatiga en materials compòsits és un tema de gran complexitat tant des d'un punt de vista experimental com de modelització computacional. En aquest context, s'ha dissenyat una àmplia campanya experimental per investigar els mecanismes de dany que apareixen quan el material es sotmet a càrregues cícliques o a fatiga. Al mateix temps, s'ha desenvolupat un model constitutiu per anticipar la resposta estructural i la resistència final del material. Aquest model s'ha implementat dins d'un codi d'elements finits per tal d'analitzar estructures aeronàtutiques en diferent condicions de càrrega. L'objectiu final d'aquest models computacionals és la de reduir el nombre d'assajos experimentals i el temps que es necessita per certificar estructures aeronàutiques