Strain profile measurements by OBR under Mode I Interlaminar Fracture Toughness on a carbon fiber composite

The work presented is centred on feasibility study of strain profile measurement by a distributed fiber optic sensing system OBR, under Mode I Interlaminar Fracture Toughness of carbon fiber composites. An experimental setup to load the test samples under idealized mode of delamination was used to investigate the ability to capture the shape and location of the delamination front. The BF (back face) longitudinal strain peak is related to the crack position, using a distributed sensor as OBR, the crack tip can be tracked. Tests are carried out by following the reference ASTM D5528-13 Standard Test Method for Mode I interlaminar Fracture Toughness of Unidirectional Fiber Reinforced Polymer Matrix Composite. The optical fiber bonded along the entire surface of the DCB (Double Cantilever Beam) laminate, allow to measure an average strain field value, evaluated over the entire width of the sample. In order to verify the OBR accuracy in crack tracking , a digital camera has been used and the respective results have been compared. Crack lengths measured with the optical fibers well agreed with crack lengths evaluated with digital camera. The preimplanted location through the thickness makes it an interesting instruments for Structural Health Monitoring SHM.

Il lavoro presentato è incentrato sulla misura di un profilo di deformazione superficiale tramite OBR, per la determinazione e misurazione dell’apice di cricca nel materiale composito, quando sottoposto a delaminazione. La misura del profilo di deformazione superficiale (BF Back face strain) permette di conoscere lo stato di avanzamento del fronte di cricca all’interno del materiale. I test eseguiti hanno rispettato lo standard di riferimento ASTM D5528-13 Standard Test Method for Mode I interlaminar Fracture Toughness of Unidirectional Fiber Reinforced Polymer Matrix Composite. La valutazione dell’accuratezza nella lettura del OBR, è avvenuta tramite confronto con un altro sistema di misura, la fotocamera digitale. Le lunghezze di cricca misurate tramite fibra ottica OBR sono in accordo con quanto rilevato tramite fotocamera digitale. La possibilità di essere incorporato durante la fase di laminazione o incollato successivamente rende la tecnologia OBR uno strumento interessante per il monitoraggio strutturale SHM.