Simulation of delamination growth under high cycle fatigue using cohesive zone models

 

Pedro P. Camanho^*, Albert Turon^** ,  Josep Costa ^**

 

^*DEMEGI, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto Rua Dr. Roberto Frias, 4200-465 Porto, Portugal pcamanho@fe.up.pt

^** AMADE, Polytechnic School, University of Girona, Campus Montilivi s/n, 17071 Girona, Spain albert.turon@udg.es, josep.costa@udg.es

 

ABSTRACT: A cohesive zone model is proposed for the simulation of delamination growth in composite materials under high-cycle fatigue loading. The basis for the formulation is an interfacial constitutive law that links fracture mechanics and damage mechanics relating the evolution of the damage variable, d, with the crack growth rate, da/dN. The cohesive zone model is implemented in ABAQUS finite element code and used in the simulation of carbon-epoxy test specimens cyclically loaded in mode I, mode II and mixed-mode I and II. The accuracy of the model is assessed by comparing the predictions with experimental data.

Keywords: Composite materials; delamination; fatigue; cohesive models.

 

RESUMO:Este artigo apresenta um modelo coesivo para simular a delaminagem de materiais compósitos sob fadiga de altos ciclos. O modelo constitutivo proposto relaciona a evolução da variável de dano, d, com a velocidade de crescimento da delaminagem, da/dN. O modelo coesivo é implementado no código de elementos finitos ABAQUS e é utilizado na simulação de provetes fabricados em carbono-epoxy carregados ciclicamente em modo I, modo II e modo misto I e II. O modelo é validado comparando as suas previsões com resultados experimentais.

Palavras chave: Materiais compósitos; delaminagem; fadiga; modelos coesivos.

 

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