This study investigates the fracture behavior of thick adhesive joints manufactured with composite adherends and bonded with an epoxy-based structural adhesive common to the wind turbine industry. For that purpose, double cantilever beam specimens with an adhesive thickness of approximately 10 mm and different pre-crack lengths are manufactured and tested under mode I loading. Analytical approaches are compared to assess the energy release rate, including the simple beam theory, modified beam theory, compliance calibration method, and beam on an elastic and elastic-plastic foundation. In order to evaluate the applicability of the analytical approaches, an in-situ measurement method based on Digital Image Correlation is also employed to determine the energy release rate of the thick adhesive joints. The crack propagation angle is determined theoretically using the second-order crack kinking theory. A good correlation is observed between the theoretical predictions and experimental results. Furthermore, it is demonstrated that due to the T-stress, the crack tends to deviate from the middle of the joint and propagate towards the interface. By comparing different data reduction methods to evaluate the energy release rate of thick adhesive joints, recommendations for their fracture analysis are made, pinpointing the beam on an elastic and elastic-plastic foundation as the most suitable model.

There is very limited research in the literature investigating the way acoustic emission signals change when polymer materials are undergoing different fracture modes. This study investigates the capability of acoustic emission to recognize the fracture mode through acoustic emission parameter analysis, and can be considered the first-ever study which examines the impact of different loading conditions, i.e., fracture mode I, mode II, and mode III, on the acoustic emission parameters in polymer materials. To accomplish this, prism-like pre-cracked polymer specimens were tested under the three different fracture modes. Acoustic emission parameters appeared sensitive to the different loading conditions of the pre-cracked specimens, indicating that acoustic emission can be used to distinguish the three fracture modes in polymer materials. Both frequency and time parameters reflect changes in the stress states at the crack tip. The duration and rise time of the waveforms were found to be the most sensitive acoustic emission parameters for identifying the fracture mode, while the average frequency variation can be employed to differentiate between in-plane and out-of-plane fracture modes. In order to interpret the experimental results in relation to wave mechanics, numerical wave propagation simulations for longitudinal and shear excitations were performed to simulate tensile and shear fracture modes and the corresponding emitted waves. An interesting correlation between the experimental and numerical results exists, showcasing acoustic emission’s potential for fracture identification.