Axisymmetric delaminations in layered cylinders

Abstract

An analytical model is developed to predict the effect of an axisymmetric delamination in a layered anisotropic cylinder under different loading conditions. Thin shell assumptions are incorporated into classical laminated shell theory to facilitate the use of the simplified Donnell equations for shell displacements. The critical loading condition under which the debond tends to propagate is predicted based on Griffith's energy balance criterion. A closed-form solution for a simplified model is shown to form the basis for the realistic problem. The effects of the individual ply thicknesses, the crack front curvature, and the axial and shear strains of the laminate reference plane are studied.

Résumé

Un modèle analytique est développé pour prédire l'effet d'une délamination axisymétrique dans le cas d'un cylindre anisotrope à plusieurs couches sous des conditions de charge différentes. On incorpore des hypothèses sur les coques minces dans la théorie des coques colaminées classiques afin de faciliter l'utilisation des équations simplifiées de Donnell pour les déplacements de la coque. La condition critique de sollicitation sous laquelle le décollement tend à se propager est prédite sur la base du critère d'équilibre d'énergie de Griffith. Une solution fermée pour un modèle simplifié apparait constituer la base d'un problème réaliste. Les effets d'épaisseur des différentes couches, la courbure du front de la fissure et les déformations axiales et de cisaillement du plan de référence de la liaison sont étudiés.