Influence of voids and impact damage on the fatigue behaviour of large scale composites

Defects in laminated composite structures like voids and impact damages have a major influence on the fatigue behaviour. These defects may occur in the manufacturing process and during lifetime of composite parts and lead to matrix cracks within single layers and to delaminations between adjacent layers with different fibre orientations. We investigated the relationship between voids and impact damage and fatigue lifetime. Specimens made of a glass fibre non‐crimp fabric were produced by vacuum assisted resin infusion. Voids were introduced by air‐bypass simulating a leakage during the vacuum assisted resin infusion‐process. Impact damage was induced using a canon. Stringer‐panels with the basic dimensions of 1000 mm × 1200 mm and a radius of 1980 mm were tested under multiaxial load situations in a hexapod test rig and a tension/compression‐shear test rig. Bei der Herstellung von Großstrukturen aus Faser‐Kunststoff‐Verbunden treten naturgemäß Fertigungsdefekte wie beispielsweise Poren auf. Des Weiteren kann es während des Betriebs zu Defekten im Bauteil, beispielsweise durch einen Impact, kommen. Derartige Defekte führen bei mehrschichtigen Laminataufbauten zu Matrixrissen in der Laminatschicht und zu Delaminationen zwischen den Laminatschichten, wenn die Folgeschicht eine andere Faserausrichtung aufweist. Inhalt dieser Veröffentlichung sind die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen zum Einfluss derartiger Defekte auf das resultierende Materialverhalten von Faser‐Kunststoff‐Verbunden‐Strukturbauteilen. Die Versuche erfolgten an leicht gekrümmten und mit T‐Stringern versteiften Hautschalen mit den Grundabmessungen von 1000 mm × 1200 mm und einem Radius von 1980 mm. Als Verstärkungsmaterial dienten Multiaxialgelege aus E‐Glasfasern, die im Vakuum‐Assisted‐Resin‐Infusionsverfahren mit Epoxydharz infiltriert wurden. Bei einer Hautschale wurde kurzzeitig Luft, über einen Bypass der eine Leckage im Vakuum‐Assisted‐Resin‐Infusionsverfahren‐Prozess simuliert, eingeleitet, um Poren zu erzeugen. Zur Analyse von Impactschädigungen wurden Probekörper mit einer Kugel beschossen. Anschließend erfolgten Ermüdungsversuche unter multiaxialer Belastung auf einen Hexapoden‐Prüfstand und einer Zug/Druck‐Schub‐Prüfanlage.