A re-examination of the analysis of toughening in brittle-matrix composites

✍ Scribed by M.D Thouless

• Publisher: Elsevier Science
• Year: 1989
• Weight: 877 KB
• Volume: 37
• Category: Article
• ISSN: 0001-6160
• DOI: 10.1016/0001-6160(89)90026-6

✦ Synopsis

The effect of interfacial friction on the use of the J-integral for calculating the toughness of a brittle-fibre reinforced composite has been examined. A simple micro-mechanical model that includes friction as the only dissipative mechanism yields a lower bound on the toughness. When the same constitutive equations are used with a J-integral formulation, an upper bound is obtained which incorporates other energy losses associated with the mechanics of fibre failure. Finally, a method is provided by which the J-integral can be correctly combined with statistical models of fibre failure to incorporate the effects of fibre pull-out on the toughness of a composite.

R&m&-Nous

reaxaminons I'usage des l'inttgrale J pour calculer la composante de contact de la rtsistance dans les composites renforcts par des fibres fragiles. Le glissement de friction au niveau de l'interface fibre/matrice est responsable du durchissement, de sorte que l'intkgrale J dipend du trajet dans la zone proche de la fissure oi la fibre est arrachie. Nous analysons dans cet article l'importance de cet effet et l'erreur que I'on commet si l'on n'en tient pas compte.

Zusnmmenfassung-Die

Nutzung des J-Integrales bei der Berechnung der Zghigkeitskomponente, die von der oberbtickung in spriiden faserverstiirkten Verbundwerkstoffen herriihrt, wurde nochmals untersucht.

Die Ursache der Ziihigkeit ist die reibende Gleitung an der Grenzfllche zwischen Faser und Matrix, so dal3 das J-Integral in dem Gebiet in der Nlhe des Risses, in dem die Faser herausgezogen wird, nicht wegunabhangig ist. In dieser Arbeit wird untersucht, wie wichtig dieser Effekt ist und welcher Fehler bei der Nichtbeachtung auftritt.