I.M. Daniel . E.E. Gdoutos . YD.S. Rajapakse Editors

Major Accomplishments in Composite Materials and Sandwich Structures

An Anthology of ONR Sponsored Research

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Size Effect on Fracture of Composite and Sandwich Structures

Emmanuel E. Gdoutos and Zdenek P. Bazant

Abstract The objective of this article is to review the work pcri'ormed on the scaling and size effect in the failure of composites, foams and laminate- foam sand­wiches. These materials exhibit quasibrillic behavior which is characterized by a fracture process zone that is not negligible compared to the characteristic size of the structure. The mean size crfect is found La be essentially deterministic, caused by energy release due to stress redistribution. The chaplcrconsists of six sections: After introduction, the second section deals with the size effect on Ihe nominal strength of notched specimens of fiber composite laminates under tension. Tn the third sec­tion, the size effect of fiber--composite laminates on flexural strength is studied. The fourth section studies the effect of structure size on the nominal strength of fiber­polymer composites failing by propagation of a kink band with fiber microbuckling. The fifth section deals \vith the size effect of fracture of closed-cell polymeric foams . The sixth section analyzes the size effect on the compressive strength of sandwich panels subjected to double eccentric axial load and failing by propagation of a softening fracturing kink band. Finally, the seventh section shows that skin im­perfections. considered to be proportional to the first eigenmode of wrinkling, lead to strong size dependence of the nominal strength of sandwich structures failing by skin wrinkling.

1 Introduction

The cffect of structure size on its nominal strength is of paramount importance in ex­trapolating small -scale laboratory tests to full -scale structures. The qucstion of sizc effect was discussed by Leonardo da Vinci (1452- 1519) who ran tests to determine

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