Finite Element Analysis of Propagating Delamination in Laminated Composite Plates

Abstract

In the paper, an algorithm to track a moving delamination front of arbitrary shape is proposed, which allows considering of arbitrary meshes composed of 4- and 9-node quadrilateral finite elements. The proposed model is developed in the context of a layered finite element plate model. To prevent interlaminar penetration of adjacent layers in the delaminated region, a contact algorithm proposed by the authors is adopted. The model performance is demonstrated by re-analyses of the Double-Cantilever-Beam problem, for which analytical solutions exist, and by transient analyses of laminated composite plates with propagating delamination fronts.

U ovom radu prikazan je algoritam za praćenje promene fronta delaminacije, koji omogućava primenu proizvoljnih mreža četvorougaonih konačnih elemenata sa 4 ili 9 čvorova. Predloženi model zasnovan je na slojevitim konačnim elementima ploče. Kako bi se sprečilo preklapanje slojeva u zoni delaminacije, usvojen je kontaktni algoritam koji su predložili autori. Primena modela pokazana je na primeru dvostruke konzole (za koju već postoji analitičko rešenje), kao i u dinamičkoj analizi laminatnih kompozitnih ploča sa frontom delaminacije koji se širi.