Abstract: I flygindustrin idag används för kompositmaterial nästan uteslutande förimpregnerade tejper och i förhållandevis tunna strukturer utan detaljer som ger ett tredimensionellt spänningstillstånd. Detta ger förhållandevis små influenser från restspänningar och tillåter att man dimensionerar för ett så kallat fiberdominerat brott. Fiberdominerat innebär att med tillräckligt mycket fibrer i fyra riktningar i laminatplanet kommer hållfastheten av laminatet att kontrolleras av när fibrerna går sönder och inte av matrisens hållfasthet. VACs specialiseringskomponenter däremot innehåller detaljer som t.ex. vertikala flänsar och bultförband, som är förhållandevis tjocka och där brottet i många fall kontrolleras av hållfastheten ut ur laminatplanet d.v.s. av hållfastheten i matrisen. Likaledes ger höga tredimensionella spänningar en större känslighet mot restspänningar. Att VAC har valt, p.g.a. kostnadsfördelar och höga produktionstakter, att jobba med torra Non Crimp Fabric armeringar (NCF:er) och injicering ställer också speciella krav. Framförallt gäller detta att provkropparna måste ha ett realistiskt materialupplägg för att ge tillförlitliga materialdata, men även att modellerna måste inkludera effekter av t.ex. fibervågighet. Projektets första huvudmål är att verifiera existerande tredimensionella brottkriterier mot kritiska brottmoder i VACs komponenter och modifiera kriterierna om nödvändigt. I detta mål ingår också att ta fram verifierade testmetoder för materialdatagenerering nödvändig för kalibrering av valt brottkriterium. Det andra huvudmålet är att utveckla en metod för analys av restspänningar av NCF-armerade strukturer, samt inverkan av restspänningar på materialets hållfasthet. Projektet kommer att leverera analys- och designmetoder för effektiv och robust dimensionering av komplexa kompositkomponenter under 3D-spänningstillstånd. Resultaten kommer även att inkludera anpassade provmetoder och data från materialkarakterisering. Vidare kommer projektet att utveckla metodik och verktyg för att bedöma risken för uppkomst av skador under härdningsprocessen. Resultaten av detta ger möjlighet att optimera tillverkningsprocessen ur kvalitetsperspektiv. Sammanfattningsvis ger detta projekt VAC framförallt en avsevärt stärkt produktutvecklingsförmåga. Utveckling av modeller för att förutsäga uppkomsten av tillverkningsdefekter till följd av uppbyggda restspänningar kommer att medföra helt nya möjligheter i utvecklingen av tillverkningsstrategier för komplexa polymerkompositstrukturer. Tillgången till sådana modeller kommer ytterligare att stärka Swerea SICOMP, som världsledande inom området processvetenskap. Utvecklingen av brottvillkor för analys av effekten av 3D-spänningar på textilkompositer och metoder för att bestämma dimensioneringsunderlaget, kommer att lägga viktiga bitar till pusslet för tillförlitlig dimensionering av textilarmerade kompositer. De brottvillkor som utvecklat inom exempelvis FALCOM kan inte utan vidare tillämpas på semi-laminära kompositer (exempelvis NCF). Detta projekt kommer att generera metoder för att mäta matrisdominerade egenskaper hos sådana material, något som forskarvärlden står undrande till idag. Sålunda förväntas resultat av detta projekt att röna mycket stort intresse inom forskarkretsar. Huvuddelen av arbetet är uppdelat i två arbetspaket för brottkriterier respektive restspänningar. Metodiken är liknande i båda paketen, utveckling och teoretisk utvärdering av modeller kombineras med utveckling av och genomförande av testmetoder för bestämning av relevanta materialegenskaper. Slutligen valideras modellerna mot test av realistiska, komplexa strukturer.Abstract: In the aircraft industry today for composite materials almost exclusively pre-impregnated tapes and comparably thin structures without features that lead to a three dimensional stress state are used. This leads to a comparably small influences from residual stresses and allows for dimensioning against a so-called fiber dominated fracture. Fiber dominated means that with enough fibers in four directions in the laminate plane, the strength of the laminate is controlled by the fracture of the fibers and not by the strength of the matrix. The VAC specialization components on the other hand contains comparably thick features like i.e. vertical flanges and bolted joints where the strength in many cases is controlled by the out of the laminate plane strength, e.g. a matrix controlled strength property. Similarly, the high three-dimensional stresses give a higher susceptibility to residual stresses. In addition, special demands are introduced by the VAC choice, due to cost advantages and high production rates, to use dry Non Crimp Fabrics (NCF) and injection. Especially, the demands dictate that the test coupons must have a realistic lay up to give reliable material data but also that the models developed must take the effects of e.g. fiber waviness into account. The first main objective of the project is to verify existing three-dimensional failure criteria against critical fracture modes in the VAC components. This objective also includes developing verified test methods to calibrate the chosen failure criteria. The second main objective is to develop a method for analysis of residual stresses and the influence of residual stresses on the strength of the material. The project will deliver analysis and design methods for effective and robust dimensioning of complex composite components under 3D stress states. Results will also include adapted test methods and material property data. In addition, the project will develop methodology and tools to estimate the risk of material damage during the curing process. This will give an opportunity to optimize the manufacturing process from a quality point of view. In conclusion, this project will substantially improve the composite product development capability of VAC. The development of models to predict the occurrence of manufacturing defects due to residual stresses will open up totally new possibilities in the development of manufacturing strategies for complex polymeric composite structures. The access to such models will further strengthen the world leading position of Swerea SICOMP in the area of composite manufacturing processes. The development of fracture criteria for analysis of the effect of 3D stresses in textile based composites and methods to determine the properties for dimensioning will add important pieces in order to reliably design with textile based composites. The fracture criteria earlier developed in e.g. FALCOM cannot be directly applied to semi laminar composites (e.g. UD NCF:s). This project will generate methods to measure matrix dominated properties in such materials, something that is anticipated to attract a large interest within the scientific community. The main part of the work is divided into two work packages for fracture criteria and residual stresses respectively. The working methodology is similar in the two work packages, development and theoretical evaluation of models paired with development and execution of testing methods to determine relevant material properties. Finally, the models are validated against test of relevant, complex structures.