Rate effect for impact damage initiation in CFRP laminates

Résumé
L'impact d'une petite masse sur une plaque en fibre de carbon laminé, à des vitesses moyennes (jusqu'à 10 ms^-1) induit trois types de fractures : des longues fentes, des ruptures de fibre et des décollages laminaires. Une analyse élastique a permis de définir, durant l'impact, les contraintes sur la plaque qui ont été ensuite comparées aux observations expérimentales. Les fractures dues aux longues fentes autour du point d'impact sont causées par des contraintes radiales (perpendiculaires au sens des fibres) ; elles apparaissent sous le point d'impact près de la surface opposé de la plaque et résultent de tensions et de cisaillement normal aux fibres. Les ruptures de fibre et les décollages laminaires apparaissent sous le point d'impact. Les critères d'initiation des fractures, du type longues fentes, ont été détermines pour les fractures vers l'impact à hautes vitesse.

Abstract
In carbon fibre composite laminated plates, impact of a small mass at subordonance velocities resulted in three types of initial fractures : yarn splitting, fibre breakage and delamination. An elastic analysis for stresses developed due to impact against the composite plate has been correlated with observations of fracture initiation in impact experiments. Fractures due to yarn splitting developed near the periphery of the contact area due to a tensile radial stress perpendicular to the fibres ; this type of fracture also occurred near the distal surface as a result of combined transverse tension and shear on fibres. Under the striker there was fibre breakage and delamination as well. Criteria were obtained for initiation of yarn splitting in composite plates deformed at high rates.