Carbon-fiber/PEKK composite : mode I static and fatigue analysis

The purpose of this study is the experimental and numerical characterization of Solvay’s PC(PEKK-FC)/S2. Some tests have been performed on uni-directional laminates of the cited material. After the experimental phase, it has been implemented through cohesive elements numerical study to be able to describe the test response. In composite constructions, delamination is a prevalent failure mechanism. It can be caused by a variety of factors such as impact damage, manufacturing faults, fatigue loading, or out-of-plane force, such as when the structure buckles. It is critical to characterize the delamination development behavior in order to assure safe design. Simulations are an important element of this characterization because they reduce the need for timeconsuming and expensive experimental studies. The simulated test is the double cantilever beam. In order to carry out the simulations a subroutine has been implemented that takes into account the fiber-bridging phenomena observed during the experimental campaign. The subroutines, based on literature models, are both for the quasi-static analysis and fatigue. A parameter-fitting algorithm has been implemented to achieve the best fidelity results. The Nelson Mead algorithm has been used to ensure this result, creating a recursive FEMsolver call algorithm. The results of the listed simulations return good results with respect to the experimental one

Lo scopo di questo studio è la caratterizzazione sperimentale e numerica del PC(PEKKFC)/S2 di Solvay. Alcuni test sono stati eseguiti su laminati unidirezionali del materiale citato. Dopo la fase sperimentale, è stato implementato attraverso lo studio numerico di elementi coesivi per poter descrivere la risposta al test. Nelle costruzioni composite, la delaminazione è un meccanismo di guasto prevalente. Può essere causato da una varietà di fattori come danni da impatto, difetti di fabbricazione, carico di fatica o forza fuori dal piano, ad esempio quando la struttura si piega. È fondamentale caratterizzare il comportamento di sviluppo della delaminazione al fine di garantire una progettazione sicura. Le simulazioni sono un elemento importante di questa caratterizzazione perché riducono la necessità di studi sperimentali costosi e dispendiosi in termini di tempo. La prova simulata è la doppia trave a sbalzo. Per effettuare le simulazioni è stata implementata una subroutine che tiene conto dei fenomeni di fiber-bridging osservati durante la campagna sperimentale. Le subroutine, basate su modelli di letteratura, sono sia per l’analisi quasi-statica che per la fatica. È stato implementato un algoritmo di adattamento dei parametri per ottenere i migliori risultati di fedeltà. L’algoritmo Nelson Mead è stato utilizzato per garantire questo risultato, creando un algoritmo di chiamata ricorsivo del risolutore FEM. I risultati delle simulazioni elencate restituiscono buoni risultati rispetto a quella sperimentale.