Únavové poškozování kompozitních materiálů

Abstract

Disertační práce se zabývá posupným poškozováním dlouhovláknových kompozitních materiálů se zaměřením na tvorbu příčných trhlinek v matrici a to jak z experimentálního hlediska, tak z hlediska výpočetní predikce iniciace příčných trhlinek v matrici, jejich hustoty a jejich vlivu na globální mechanické vlastnosti laminátu. První pokusné experimenty byly prováděny na C/E vzorcích v míjivém tahu a na stejných vzorcích v míjivém ohybu. Hlavní část práce se zabývá statickými a únavovými zkouškami vzorků ze skelného laminátu s epoxidovou matricí (E-glass/epoxy) v míjivém tahu, při kterých je monitorována nejen změna mechanické odezvy laminátu na zatížení, ale i módy a hustota poškození. Je ukázána analogie mezi postupným poškozováním laminátu při kvazi-statickém a cyklickém zatěžováním s konstantní amplitudou zatěžující síly. Je popsán způsob výpočetní predikce iniciace prvního poškození nejslabší vrstvy laminátu na úrovni vlákno-matrice a na úrovni vrstvy. Dále je popsána výpočetní predikce postupného poškozování při kvazi-statickém a cyklickém zatěžování, zejména predikce hustoty trhlinek v matrici a vliv těchto trhlinek na globální mechanické vlastnosti laminátu. Na základě provedené kritické rešerše současného stavu poznání bylo konstatováno, že nejslibnějším přístupem k modelování postupného poškozování u kompozitních materiálů je mikro-mechanický přístup, který umožňuje modelovat skutečný mód poškozování heterogenního materiálu a umožňuje zobecnění vstupních dat získaných experimentálně na jednoduchých vzorcích. To umožní redukci množství experimentů nutných k získání nezbytných vstupních experimentálních dat ve srovnání s empirickými přístupy. Mikro-mechanický přístup modelování byl dále doplněn o modelování skutečných módů poškozování na úrovni laminy.