ABSTRACT

This research work focuses on investigating the effect of external patch repair and its sequence on quasi-static indentation (QSI) response of glass/epoxy laminates. The parent woven glass/epoxy laminates (Type-I) was repaired by using woven (W) and chopped (C) fibres with different patch sequence such as W/W/W/W (Type II), W/C/C/W (Type III), C/W/W/C (Type IV) and C/C/C/C (Type V). The aim of using hybrid patches was to combine the higher load resistance of woven glass fibres and stable crack propagation of chopped fibres. The evolution of damage in different repair patches was observed and their damage mechanisms associated during loading were characterised with online acoustic emission (AE) monitoring. The results noticed that the Type III and Type IV samples exhibited higher peak force by an average of 37% compared to Type II and Type V samples. Moreover, the Type III and Type IV samples showed higher contact stiffness by 3.77 and 2.74 times than the Type II samples. Correspondingly, the Type III and Type IV samples indicated higher damage onset load by an average of 80% compared to the Type II samples. Overall, the Type III samples revealed superior indentation performance with higher peak load and minor residual dent. In contrast, the indentation resistance of Type IV samples was better for lower indentation depths. However, the Type III laminates have greater ability to resist crack progression through crack diversion and debonding of fibre at the repair patch interface.

摘要

这项研究工作的重点是研究外部补丁修复及其顺序对玻璃/环氧树脂层压板准静态压痕 (QSI) 响应的影响。母机织玻璃/环氧树脂层压板（I型）通过使用具有不同贴片顺序的机织（W）和短切（C）纤维修复，例如W/W/W/W（II型）、W/C/C/ W（III 型）、C/W/W/C（IV 型）和 C/C/C/C（V 型）。使用混合补片的目的是将编织玻璃纤维的更高负载阻力和短切纤维的稳定裂纹扩展相结合。观察了不同修复补丁中损伤的演变，并通过在线声发射 (AE) 监测表征了加载过程中相关的损伤机制。结果注意到，与 II 型和 V 型样品相比，III 型和 IV 型样品的峰值力平均高出 37%。此外，III 型和 IV 型样品显示出比 II 型样品高 3.77 和 2.74 倍的接触刚度。相应地，与类型 II 样品相比，类型 III 和类型 IV 样品的损伤起始载荷平均高出 80%。总体而言，III 型样品显示出优异的压痕性能，具有更高的峰值载荷和较小的残余凹痕。相比之下，IV 型样品的抗压痕性对于较低的压痕深度更好。然而，III 型层压板通过裂缝转移和修复补片界面处的纤维脱粘来抵抗裂缝进展的能力更强。III 型和 IV 型样品显示出比 II 型样品高 3.77 和 2.74 倍的接触刚度。相应地，与类型 II 样品相比，类型 III 和类型 IV 样品的损伤起始载荷平均高出 80%。总体而言，III 型样品显示出优异的压痕性能，具有更高的峰值载荷和较小的残余凹痕。相比之下，IV 型样品的抗压痕性对于较低的压痕深度更好。然而，III 型层压板通过裂缝转移和修复补片界面处的纤维脱粘来抵抗裂缝进展的能力更强。III 型和 IV 型样品显示出比 II 型样品高 3.77 和 2.74 倍的接触刚度。相应地，与类型 II 样品相比，类型 III 和类型 IV 样品的损伤起始载荷平均高出 80%。总体而言，III 型样品显示出优异的压痕性能，具有更高的峰值载荷和较小的残余凹痕。相比之下，IV 型样品的抗压痕性对于较低的压痕深度更好。然而，III 型层压板通过裂缝转移和修复补片界面处的纤维脱粘来抵抗裂缝进展的能力更强。III 型样品显示出优异的压痕性能，具有更高的峰值载荷和较小的残余凹痕。相比之下，IV 型样品的抗压痕性对于较低的压痕深度更好。然而，III 型层压板通过裂缝转移和修复补片界面处的纤维脱粘来抵抗裂缝进展的能力更强。III 型样品显示出优异的压痕性能，具有更高的峰值载荷和较小的残余凹痕。相比之下，IV 型样品的抗压痕性对于较低的压痕深度更好。然而，III 型层压板通过裂缝转移和修复补片界面处的纤维脱粘来抵抗裂缝进展的能力更强。