Understanding the mechanical behaviour of fiber/matrix interfaces during push-in tests by means of finite element simulations and a cohesive zone model
Esqué-de los Ojos, Daniel (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)
Ghisleni, Rudy (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt)
Battisti, Andrea (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt)
Mohanty, Gaurav (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt)
Michler, Johann (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt)
Brunner, Andreas J. (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt)
Sort Viñas, Jordi (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)

Fecha:	2016
Resumen:	The present work represents a progress towards the understanding of the mechanical behavior of the fiber/matrix interface during push-in tests of fiber-reinforced polymer-matrix composites. Finite element simulations incorporating a cohesive zone model are used for this purpose. Different values of interface strength, interface fracture toughness, fiber diameter and friction coefficient are considered to study how they affect the load-displacement curves. A critical value of the displacement exists, being independent of the fiber diameter for given values of interface strength and fracture toughness, marking the separation between two regimes: (i) a cohesive-dominated zone interaction and (ii) a frictional contact between debonded fiber and matrix. Maps showing the different regimes are constructed, proving their helpfulness to tune the mechanical properties of the interface in order to favor a certain mechanical response. Finally, we study the debonding velocity and how this is affected by the mechanical properties of the interface providing an empirical relation.
Ayudas:	Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2014/SGR-1015
Derechos:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, i la comunicació pública de l'obra, sempre que no sigui amb finalitats comercials, i sempre que es reconegui l'autoria de l'obra original. No es permet la creació d'obres derivades.
Lengua:	Anglès
Documento:	Article ; recerca ; Versió sotmesa a revisió
Materia:	Cohesive zone model ; Fiber/matrix adhesion ; Finite element analysis (FEA) ; Fiber/matrix interface ; Mechanical properties ; Push-in test
Publicado en:	Computational materials science, Vol. 117 (May 2016) , p. 330-337, ISSN 0927-0256

DOI: 10.1016/j.commatsci.2016.02.009

Pre-print 25 p, 1.8 MB

El registro aparece en las colecciones:
Documentos de investigación > Documentos de los grupos de investigación de la UAB > Centros y grupos de investigación (producción científica) > Ciencias > Grupo de nanoingeniería de materiales, nanomagnetismo y nanomecánica (Gnm3)
Artículos > Artículos de investigación
Artículos > Artículos publicados