<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="2.3" xml:lang="EN" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Aerosp. Res. Commun.</journal-id>
<journal-title>Aerospace Research Communications</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Aerosp. Res. Commun.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">2813-6209</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="publisher-id">14365</article-id>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/arc.2025.14365</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Engineering archive</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>An Improved Fracture Criterion for Mixed-Mode Delamination in Composite Materials</article-title>
<alt-title alt-title-type="left-running-head">Chen et al.</alt-title>
<alt-title alt-title-type="right-running-head">An Improved Fracture Criterion</alt-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Xinyuan</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/2952005/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name>
<surname>Yuan</surname>
<given-names>Chengce</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff2">
<sup>2</sup>
</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>Wei</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff3">
<sup>3</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>Weiqiu</given-names>
</name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1">
<sup>1</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff4">
<sup>4</sup>
</xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff5">
<sup>5</sup>
</xref>
<xref ref-type="corresp" rid="c001">&#x2a;</xref>
<uri xlink:href="https://loop.frontiersin.org/people/1952849/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1">
<sup>1</sup>
<institution>Department of Engineering Mechanics</institution>, <institution>Zhejiang University</institution>, <addr-line>Hangzhou</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff2">
<sup>2</sup>
<institution>AVIC Shenyang Aircraft Corporation</institution>, <addr-line>Shenyang</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff3">
<sup>3</sup>
<institution>System Innovation Center, China</institution>, Special Vehicle Research Institute <addr-line>Jingmen</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff4">
<sup>4</sup>
<institution>Huanjiang Laboratory of Zhejiang University</institution>, <addr-line>Zhuji</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<aff id="aff5">
<sup>5</sup>
<institution>Faculty of Mechanical Engineering and Mechanics</institution>, <institution>Ningbo University</institution>, <addr-line>Ningbo</addr-line>, <country>China</country>
</aff>
<author-notes>
<corresp id="c001">&#x2a;Correspondence: Wei Zhang, <email>zhangwei0381@126.com</email>; Weiqiu Chen, <email>chenwq@zju.edu.cn</email>
</corresp>
</author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>28</day>
<month>04</month>
<year>2025</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2025</year>
</pub-date>
<volume>3</volume>
<elocation-id>14365</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>18</day>
<month>01</month>
<year>2025</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>10</day>
<month>04</month>
<year>2025</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#xa9; 2025 Chen, Yuan, Zhang and Chen.</copyright-statement>
<copyright-year>2025</copyright-year>
<copyright-holder>Chen, Yuan, Zhang and Chen</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/">
<p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) and the copyright owner(s) are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p>
</license>
</permissions>
<abstract>
<p>Delamination is a common failure mode in laminated composites, usually under I/II mixed-mode loading. This paper incorporates the influence of mixed-mode ratio on the critical distance in the fracture criterion based on the minimum strain energy density for delamination failure in composites. Meanwhile, the impact of energy dissipation within the fracture process zone on delamination failure is further considered, leading to an I/II mixed-mode delamination fracture criterion applicable to orthotropic composites. With this novel criterion, the theoretical predictions are in good agreement with experimental data for both natural orthotropic materials and artificial laminated composites. Compared with the traditional mixed-mode fracture criteria based on strain energy density, the new criterion can more accurately capture the experimentally observed &#x201c;overshoot&#x201d; phenomenon and is closer to the actual failure situation.</p>
</abstract>
<kwd-group>
<kwd>laminated composites</kwd>
<kwd>strain energy density</kwd>
<kwd>delamination</kwd>
<kwd>I/II mixed-mode fracture</kwd>
<kwd>fracture criterion</kwd>
</kwd-group>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec id="s1">
<title>Introduction</title>
<p>Laminates composites are well-known for their exceptional mechanical properties, including high specific stiffness, specific strength, and excellent energy absorption capability. Furthermore, their design flexibility has led to the widespread application in various scenarios such as aerospace, automotive, and sports equipment [<xref ref-type="bibr" rid="B1">1</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B6">6</xref>]. However, laminate composites may suffer from delamination damage even failure within the internal structures when subjected to external loads [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B9">9</xref>]. Due to the heterogeneity of composite materials, simulating mechanical behavior becomes extremely intricate. Consequently, establishing a suitable fracture criterion from a theoretical standpoint to predict the delamination failure of laminated composites is of significant importance [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>].</p>
<p>Loading under pure mode I, pure mode II, and mixed-mode of type I/II can all contribute to delamination failure in laminated composites. For pure-mode delamination, the fracture criterion can be easily established by comparing the energy release rate (ERR) with its fracture toughness, and the methods for determining pure-mode fracture toughness have been relatively well-developed. However, delamination failure occurs frequently under mixed-mode loading. Unlike pure mode, the failure mechanism of mixed-mode fracture is relatively more complex [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>]. Numerous researchers have proposed a variety of fracture criteria to predict the delamination failure of laminated composites under I/II mixed-mode loading [<xref ref-type="bibr" rid="B10">10</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B13">13</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B15">15</xref>], which typically require experimental determination of certain material parameters. In 1965, Wu et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B16">16</xref>] proposed a linear fracture criterion and assumed that the ERR contributes linearly to the mixed-mode fracture toughness in pure mode. Some researchers have adopted another approach, utilizing the stress field solution of cracks in orthotropic materials [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>] to extend the fracture theories, which are traditionally applied to isotropic materials, to orthotropic composite materials [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]. Jernkvist [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] extended several existing isotropic fracture theories, including maximum strain energy release rate [<xref ref-type="bibr" rid="B19">19</xref>], minimum strain energy density [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>], and traditional maximum shear stress [<xref ref-type="bibr" rid="B24">24</xref>], to the orthotropic cases, and established a criterion for predicting the I/II mixed-mode fracture of orthotropic wood. However, comparison with experimental data reveals that the criterion proposed by Jernkvist is conservative. It is because that Jernkvist did not consider the influence of fiber bridging toughening (i.e., the energy dissipated by the fracture process zone), which is now known as the FPZ effect [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>].</p>
<p>In fact, many researchers have confirmed that the energy dissipated by the fracture process zone (FPZ) has a significant impact on the delamination failure of laminated composites [<xref ref-type="bibr" rid="B7">7</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B33">33</xref>]. In recent studies, Daneshjoo et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] extended the minimum strain energy density theory to orthotropic materials by considering the energy absorbed by the FPZ and introducing the concept of damage factor, and proposed a new I/II mixed-mode fracture criterion. Mirsayar [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>] proposed a stress/energy-based criterion to predict the I/II mixed-mode fracture behavior of laminated composites. This combined criterion considers the FPZ effect by calculating the absorbed energy due to the fiber bridging micromechanism and converting it into a defined effective critical distance, and then calculates the maximum principal stress around the crack tip to predict fracture occurrence. Compared with other criteria, Mirsayar&#x2019;s criterion shows a higher correlation between the theoretical results and experimental data. Nevertheless, both the criteria proposed by Daneshjoo et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] and Mirsayar [<xref ref-type="bibr" rid="B31">31</xref>] cannot capture the unique &#x201c;overshoot&#x201d; phenomenon observed in the failure of laminated composites. This &#x201c;overshoot&#x201d; phenomenon refers to the fact that under I/II mixed-mode loading, the mode I component <inline-formula id="inf1">
<mml:math id="m1">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the energy release rate will increase and exceed the critical value <inline-formula id="inf2">
<mml:math id="m2">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mtext>IC</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> with the appearance of a certain amount of mode II component <inline-formula id="inf3">
<mml:math id="m3">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and then gradually decrease to zero as the mode II component <inline-formula id="inf4">
<mml:math id="m4">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> increases, which will result in an &#x201c;overshoot&#x201d; region in the predicted curve [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>], as depicted in <xref ref-type="fig" rid="F1">Figure 1</xref>.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>FIGURE 1</label>
<caption>
<p>The overshoot phenomenon that has been observed experimentally [<xref ref-type="bibr" rid="B12">12</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B34">34</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B36">36</xref>].</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-03-14365-g001.tif"/>
</fig>
<p>Recently, Cao et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>] improved the traditional fracture criteria, i.e., the maximum principal stress (MPS) criterion [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] and the maximum shear stress (MSS) criterion [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>] for orthotropic materials by considering the influence of the mode ratio on the critical distance, leading to the modified maximum principal stress (M-MPS) criterion and the modified maximum shear stress (M-MSS) criterion. The proposed criteria can predict the delamination fracture behavior of laminated composites with relatively high accuracy, and can capture the &#x201c;overshoot&#x201d; phenomenon of some materials to a certain extent, but not all materials. To discuss the &#x201c;overshoot&#x201d; behavior, Cao et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>] proposed a dimensionless parameter characterizing the fracture mechanism, namely, the fracture index, and discussed the dependence of the &#x201c;overshoot&#x201d; phenomenon on the fracture index.</p>
<p>From the above literature review, we may conclude that although significant efforts have been made to derive the mixed-mode fracture criteria of composite materials, their ability to predict the fracture failure trend remains somewhat limited. An effective mixed-mode failure criterion that can properly consider the influence of critical distance and FPZ toughening mechanism, and can well capture the overshoot phenomenon, has not been developed yet.</p>
<p>This paper develops an improved minimum strain energy density method for evaluating the delamination behavior of orthotropic composite materials under mixed-mode (I/II) loading. In Section <italic>Basic Formulations</italic>, we first briefly outline the model of this study (Section <italic>A Crack in an Orthotropic Material</italic>), and then elaborate on the stress field at the crack tip of orthotropic materials (Section <italic>Stress Analysis at the Crack Tip</italic>), laying the foundation for subsequent theoretical analysis. In Section <italic>Fracture Criteria for Laminated Composites</italic>, we review the classical fracture criteria based on stress and strain energy density methods (Section <italic>A Brief Review of Classical Fracture Criteria</italic>). Subsequently, we introduce the first improvement to the traditional minimum strain energy density method, abandoning the assumption of constant critical distance and considering the influence of mixed-mode ratio on the critical fracture distance (Section <italic>The Improved Fracture Criterion</italic>). Based on this, we further consider the effect of energy dissipation in the FPZ on delamination failure, and finally obtain an improved fracture criterion using the minimum strain energy density method. In Section <italic>Results and Discussion</italic>, we apply the new criterion to the prediction of natural orthotropic materials&#x2014;wood, and artificial laminated composites, and compare it with existing experimental data as well as the mixed-mode fracture criteria based on stress and energy methods, respectively, verifying the accuracy and superiority of the new criterion.</p>
</sec>
<sec id="s2">
<title>Basic Formulations</title>
<sec id="s2-1">
<title>A Crack in an Orthotropic Material</title>
<p>As shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, an orthotropic plate containing a sharp notch (or an embedded crack) along the fiber layup direction is subjected to an in-plane loading. We assume that the crack opening stress is non-negative, thereby guaranteeing that the crack surfaces remain open, and the crack will propagate in a self-similar pattern, i.e., the crack will propagate in the original plane without deviation [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B38">38</xref>].</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>FIGURE 2</label>
<caption>
<p>Composite laminate with cracks.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-03-14365-g002.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec id="s2-2">
<title>Stress Analysis at the Crack Tip</title>
<p>For a linear elastic orthotropic material, as depicted in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, we consider a crack that extends and penetrates within the <inline-formula id="inf5">
<mml:math id="m5">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> plane, that is, the normal of the crack face is parallel to the <inline-formula id="inf6">
<mml:math id="m6">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> axis. The stress field around its crack tip can be expressed as [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B18">18</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B39">39</xref>]:<disp-formula id="e1">
<mml:math id="m7">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(1)</label>
</disp-formula>where the <inline-formula id="inf7">
<mml:math id="m8">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>X</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> axis of the Cartesian coordinate system is defined along the fiber layup direction, <inline-formula id="inf8">
<mml:math id="m9">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf9">
<mml:math id="m10">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the polar coordinates, <inline-formula id="inf10">
<mml:math id="m11">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf11">
<mml:math id="m12">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the stress intensity factors of type I and II induced by the external load, respectively, <inline-formula id="inf12">
<mml:math id="m13">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf13">
<mml:math id="m14">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> depend on the material properties of the orthotropic material:<disp-formula id="e2">
<mml:math id="m15">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>,</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi mathvariant="normal">g</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mtext>Re</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(2)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e3">
<mml:math id="m16">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>T</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(3)</label>
</disp-formula>
<inline-formula id="inf14">
<mml:math id="m17">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf15">
<mml:math id="m18">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf16">
<mml:math id="m19">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf17">
<mml:math id="m20">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mover accent="true">
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#xaf;</mml:mo>
</mml:mover>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> (an overbar indicates the conjugate) are the four roots of the following characteristic equation:<disp-formula id="e4">
<mml:math id="m21">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>4</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>66</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>26</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mi>x</mml:mi>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(4)</label>
</disp-formula>where the coefficients <inline-formula id="inf18">
<mml:math id="m22">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are derived from the constitutive relation:<disp-formula id="e5">
<mml:math id="m23">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mn>23</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mn>31</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b3;</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="center">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mn>21</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mn>31</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mn>32</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mn>23</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mn>23</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mn>31</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mtd>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>23</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>31</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(5)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For the case of plane-strain, <inline-formula id="inf19">
<mml:math id="m24">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>16</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>26</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and the four flexibility coefficients <inline-formula id="inf20">
<mml:math id="m25">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> need to be replaced by <inline-formula id="inf21">
<mml:math id="m26">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> , which are given by<disp-formula id="e6">
<mml:math id="m27">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>j</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(6)</label>
</disp-formula>
</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3">
<title>Fracture Criteria for Laminated Composites</title>
<sec id="s3-1">
<title>A Brief Review of Classical Fracture Criteria</title>
<p>The experimental fracture criteria are derived by fitting the experimental data of fracture toughness under different mixed-mode ratios. While they are good at predicting mixed-mode delamination of composites, extracting the parameters involved in them is time consuming and costly. Due to the limitations of experimental fracture criteria, numerous scholars have been dedicated to the study of theoretical fracture criteria for composites, which are mainly based on stress or energy. Jernkvist [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] proposed the maximum principal stress (MPS) criterion, the maximum strain energy release rate (MSERR) criterion, and the minimum strain energy density (MSED) criterion for composite materials, based on the assumption that delamination extends along the fiber direction. Fakoor and Rafiee also proposed a fracture criterion for composite materials based on the maximum shear stress (MSS) [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>]. Cao et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>] further proposed the modified maximum principal stress (M-MPS) criterion and the modified maximum shear stress (M-MSS) criterion in consideration of the influence of mode ratio on the critical distance. Similarly, Daneshjoo et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] proposed a fracture criterion based on the MSED method, which takes account of the toughening effect of the fracture process zone (FPZ) by introducing a damage factor associated with the fiber bridging effect.</p>
<sec id="s3-1-1">
<title>Stress-Based Fracture Criteria</title>
<p>It is easy to see that the MPS around the crack tip shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref> is:<disp-formula id="e7">
<mml:math id="m28">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(7)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Assume that the crack extends in a self-similar manner along the fiber direction (<inline-formula id="inf22">
<mml:math id="m29">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e7">Equation 7</xref>, gives:<disp-formula id="e8">
<mml:math id="m30">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(8)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf23">
<mml:math id="m31">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>According to the MPS criterion, when <inline-formula id="inf24">
<mml:math id="m32">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> reaches the critical distance <inline-formula id="inf25">
<mml:math id="m33">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the MPS <inline-formula id="inf26">
<mml:math id="m34">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> reaches the critical value <inline-formula id="inf27">
<mml:math id="m35">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mtext>cr</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and the material will fracture, regardless of the loading type (I or II). Within the framework of linear elastic fracture mechanics without considering the fiber bridging effect, the critical distance <inline-formula id="inf28">
<mml:math id="m36">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> mainly depends on the fracture toughness and strength of the material [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>].</p>
<p>Thus, the MPS fracture criterion for orthotropic materials is obtained as follows [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>]:<disp-formula id="e9">
<mml:math id="m37">
<mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(9)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Similarly, the MSS near the crack tip can be expressed as:<disp-formula id="e10">
<mml:math id="m38">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(10)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Setting <inline-formula id="inf29">
<mml:math id="m39">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e10">Equation 10</xref>, we obtain:<disp-formula id="e11">
<mml:math id="m40">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(11)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Similarly, according to the MSS criterion, when <inline-formula id="inf30">
<mml:math id="m41">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> reaches the critical distance <inline-formula id="inf31">
<mml:math id="m42">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
<mml:mi>s</mml:mi>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> , the MSS <inline-formula id="inf32">
<mml:math id="m43">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> reaches the critical value <inline-formula id="inf33">
<mml:math id="m44">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c4;</mml:mi>
<mml:mtext>cr</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, and either type I or II loading will result in fracture. Therefore, the MSS fracture criterion for orthotropic materials is obtained as follows [<xref ref-type="bibr" rid="B37">37</xref>]:<disp-formula id="e12">
<mml:math id="m45">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(12)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>It can be seen from above that the traditional MPS criterion and MSS criterion for orthotropic materials fail to take into account the influence of mode ratio on fracture. In contrast, the M-MPS criterion and M-MSS criterion are derived by considering the influence of mode ratio on the critical distance [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>].</p>
<p>Assuming that <inline-formula id="inf34">
<mml:math id="m46">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> depends on the mode ratio, and replacing <inline-formula id="inf35">
<mml:math id="m47">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e8">Equation 8</xref> with <inline-formula id="inf36">
<mml:math id="m48">
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, leads to:<disp-formula id="e13">
<mml:math id="m49">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mi>max</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi>p</mml:mi>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(13)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf37">
<mml:math id="m50">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is the mode mixing angle, whose value is determined by <inline-formula id="inf38">
<mml:math id="m51">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf39">
<mml:math id="m52">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>].</p>
<p>Following a similar derivation process to the MPS criterion, we can obtain the M-MPS criterion applicable to orthotropic materials as<disp-formula id="e14">
<mml:math id="m53">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(14)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Similarly, the M-MSS criterion can be derived as<disp-formula id="e15">
<mml:math id="m54">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(15)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>For more details, the reader is referred to Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>].</p>
</sec>
<sec id="s3-1-2">
<title>Energy Based Fracture Criterion</title>
<p>Sih [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>] proposed that crack propagation may be predicted based on the local strain energy density at the crack tip. For a linear elastic orthotropic material as shown in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, the strain energy density <inline-formula id="inf40">
<mml:math id="m55">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> around the crack tip is expressed as<disp-formula id="e16">
<mml:math id="m56">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b5;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mi>j</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(16)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Under the plane-strain assumption, substituting the relation in <xref ref-type="disp-formula" rid="e5">Equation 5</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e16">Equation 16</xref> gives the following expression for the strain energy density:<disp-formula id="e17">
<mml:math id="m57">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>66</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>&#x3c3;</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(17)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting the stress field near the crack tip in <xref ref-type="disp-formula" rid="e1">Equation 1</xref> into <xref ref-type="disp-formula" rid="e17">Equation 17</xref> yields:<disp-formula id="e18">
<mml:math id="m58">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(18)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf41">
<mml:math id="m59">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are complex functions of <inline-formula id="inf42">
<mml:math id="m60">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf43">
<mml:math id="m61">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, involving the orthotropic material constants, as:<disp-formula id="e19">
<mml:math id="m62">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>66</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>66</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="{" close="" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>66</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
<mml:mo>}</mml:mo>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd columnalign="left">
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2261;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(19)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>The MSED theory states that:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(1) The crack propagates along the direction given by the local minimum <inline-formula id="inf44">
<mml:math id="m63">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the angular coordinate <inline-formula id="inf45">
<mml:math id="m64">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="fig" rid="F2">Figure 2</xref>, under mixed-mode (I/II) loading:</p>
</list-item>
</list>
<disp-formula id="e20">
<mml:math id="m65">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>&#x2002;and&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">&#x2202;</mml:mi>
<mml:msup>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3e;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mtext>at&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(20)</label>
</disp-formula>
<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(2) When the strain energy density <inline-formula id="inf46">
<mml:math id="m66">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> reaches a critical value <inline-formula id="inf47">
<mml:math id="m67">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> at a certain distance <inline-formula id="inf48">
<mml:math id="m68">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> from the crack tip in the direction of <inline-formula id="inf49">
<mml:math id="m69">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, the crack propagates.</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>It is important to emphasize that unlike the first point in the MSED theory, we employ here an assumption similar to the stress method as mentioned earlier, which assumes that the crack extends along the fiber direction in a self-similar manner, i.e., <inline-formula id="inf50">
<mml:math id="m70">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In Sih&#x2019;s analysis, it is also assumed that the critical distance <inline-formula id="inf51">
<mml:math id="m71">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. Then, we have:<disp-formula id="e21">
<mml:math id="m72">
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>66</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>4</mml:mn>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(21)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e22">
<mml:math id="m73">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>66</mml:mn>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>g</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(22)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Equation 21</xref> should be valid for both pure type I loading and pure type II loading. Thus, the following relationship between type I fracture toughness and type II fracture toughness can be obtained:<disp-formula id="e23">
<mml:math id="m74">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(23)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Using the relationship in <xref ref-type="disp-formula" rid="e21">Equation 21</xref>, the mixed-mode fracture criterion in terms of stress intensity factors of type I/II can be derived as:<disp-formula id="e24">
<mml:math id="m75">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(24)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Based on this, Daneshjoo et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] considered the case of crack initiation angle <inline-formula id="inf52">
<mml:math id="m76">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2260;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> by defining a suitable damage factor, and further took into account the energy absorbed in the FPZ. A new fracture criterion is thus proposed as:<disp-formula id="e25">
<mml:math id="m77">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(25)</label>
</disp-formula>where<disp-formula id="e26">
<mml:math id="m78">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b1;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>B</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3b4;</mml:mi>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FPZI</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FPZII</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(26)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf53">
<mml:math id="m79">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf54">
<mml:math id="m80">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the crack initiation angles under pure type I loading and pure type II loading respectively, which can be calculated by <xref ref-type="disp-formula" rid="e20">Equation 20</xref>. That equation is nonlinear and complex, and it is theoretically difficult to obtain the analytical solution of <inline-formula id="inf55">
<mml:math id="m81">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> or <inline-formula id="inf56">
<mml:math id="m82">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. In Daneshjoo et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>], the solutions of <inline-formula id="inf57">
<mml:math id="m83">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf58">
<mml:math id="m84">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are obtained numerically with the given set of material properties. <inline-formula id="inf59">
<mml:math id="m85">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FPZI</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf60">
<mml:math id="m86">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FPZII</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> in <xref ref-type="disp-formula" rid="e26">Equation 26</xref> are the type I and type II stress intensity factors in the FPZ, respectively.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="s3-2">
<title>The Improved Fracture Criterion</title>
<p>As can be seen from the discussions in the previous sub-section, traditional and recent fracture criteria based on the strain energy density generally do not consider the influence of mode ratio on the critical distance <inline-formula id="inf61">
<mml:math id="m87">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> for crack propagation. However, the study of Cao et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>] shows that fracture damage in orthotropic materials exhibits significant difference when the mode ratio changes. Therefore, this study will incorporate the influence of mode ratio on the critical distance <inline-formula id="inf62">
<mml:math id="m88">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> into the strain energy density method. To this end, we suggest the following modifications to the expression for critical strain energy density:<disp-formula id="e27">
<mml:math id="m89">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(27)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf63">
<mml:math id="m90">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mi>i</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mtext>&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>i</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are defined in <xref ref-type="disp-formula" rid="e19">Equation 19</xref>. <inline-formula id="inf64">
<mml:math id="m91">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> is defined as the mixed-mode angle, which is determined by <inline-formula id="inf65">
<mml:math id="m92">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf66">
<mml:math id="m93">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, that is <inline-formula id="inf67">
<mml:math id="m94">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mi>arctan</mml:mi>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:msqrt>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf68">
<mml:math id="m95">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
<mml:mo>&#x2264;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c0;</mml:mi>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>, <inline-formula id="inf69">
<mml:math id="m96">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b2;</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>f</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>.</p>
<p>Consider that the crack extends in a self-similar manner along the fiber direction (<inline-formula id="inf70">
<mml:math id="m97">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3b8;</mml:mi>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>). Then, <xref ref-type="disp-formula" rid="e27">Equation 27</xref> takes the following forms for pure mode I and pure mode II fracture:<disp-formula id="e28">
<mml:math id="m98">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Pure&#x2009;Mode&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr columnalign="left">
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Pure&#x2009;Mode&#x2009;II&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi>c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(28)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf71">
<mml:math id="m99">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf72">
<mml:math id="m100">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the critical distances for pure mode I and pure mode II fracture, respectively. It is difficult to determine the critical distance <inline-formula id="inf73">
<mml:math id="m101">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> either experimentally or theoretically. Following Cao et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], we adopt the following expression for estimation:<disp-formula id="e29">
<mml:math id="m102">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(29)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>
<xref ref-type="disp-formula" rid="e29">Equation 29</xref> should be applicable to both pure mode I and pure mode II fracture. From <xref ref-type="disp-formula" rid="e28">Equation 28</xref>, we can obtain:<disp-formula id="e30">
<mml:math id="m103">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(30)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Furthermore, the following relationship holds under any mixed mode ratio:<disp-formula id="e31">
<mml:math id="m104">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtext>Any&#xa0;mode&#xa0;ratio</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtext>Pure&#xa0;Mode&#xa0;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(31)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Substituting <xref ref-type="disp-formula" rid="e30">Equation 30</xref> into the above equation, we obtain after simplification the mixed fracture criterion based on the strain energy density method, with the influence of mode ratio on the critical distance <inline-formula id="inf74">
<mml:math id="m105">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>:<disp-formula id="e32">
<mml:math id="m106">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(32)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>In the derivation above, we treat the critical strain energy density <inline-formula id="inf75">
<mml:math id="m107">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> as an intrinsic material property and assume that all the energy induced by loading confronts this property, regardless of the loading mode. However, in the case of delamination failure in composite materials subjected to mixed mode I/II loading, an FPZ forms near the delamination crack tip, which absorbs energy to delay the fracture. Therefore, to incorporate the influence of FPZ on fracture and establish a more accurate fracture criterion, we introduce the strain energy density term <inline-formula id="inf76">
<mml:math id="m108">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the FPZ, as follows:<disp-formula id="e33">
<mml:math id="m109">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mn>1</mml:mn>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#xd7;</mml:mo>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(33)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Similarly, for pure mode I fracture and pure mode II fracture, <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Equation 33</xref> takes the following form:<disp-formula id="e34">
<mml:math id="m110">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Pure&#x2009;Mode&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mtext>FI</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:mtext>Pure&#x2009;Mode&#x2009;II</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2192;</mml:mo>
<mml:mtext>&#x2009;</mml:mtext>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">c</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mtext>FII</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(34)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf77">
<mml:math id="m111">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mtext>FI</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf78">
<mml:math id="m112">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mtext>FII</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent the strain energy density of FPZ in pure mode I and pure mode II fracture, respectively, given by<disp-formula id="e35">
<mml:math id="m113">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mtext>FI</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FI</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mtext>FII</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FII</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(35)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf79">
<mml:math id="m114">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FI</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf80">
<mml:math id="m115">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FII</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent the type I and type II stress intensity factors at the FPZ, respectively. The energy of the FPZ is considered to be the energy absorbed by fiber bridging and microcracks, which is released through crack extension [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]. Therefore, the relationship between the stress intensity factor and strain energy release rate for orthotropic materials under the plane-strain condition can be used [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>], which states:<disp-formula id="e36">
<mml:math id="m116">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FI</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mtext>FI</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
<mml:mo>,</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FII</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msqrt>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mtext>FII</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:msqrt>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(36)</label>
</disp-formula>where <inline-formula id="inf81">
<mml:math id="m117">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mtext>FI</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf82">
<mml:math id="m118">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mtext>FII</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> represent the type I and type II strain energy release rates at the FPZ, respectively. <inline-formula id="inf83">
<mml:math id="m119">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> and <inline-formula id="inf84">
<mml:math id="m120">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> are the generalized elastic moduli, defined as [<xref ref-type="bibr" rid="B17">17</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>]:<disp-formula id="e37">
<mml:math id="m121">
<mml:mrow>
<mml:mtable columnalign="left">
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>66</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
<mml:mtr>
<mml:mtd>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="[" close="]" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msqrt>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:msqrt>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>66</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:msup>
<mml:mi>A</mml:mi>
<mml:mo>&#x2032;</mml:mo>
</mml:msup>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mtd>
</mml:mtr>
</mml:mtable>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(37)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>Due to the complexity of obtaining the strain energy at fracture of FPZ under any load mode [<xref ref-type="bibr" rid="B26">26</xref>], there is no analytical solution available in the literature. Here we introduce an approximate estimation similar to <xref ref-type="disp-formula" rid="e29">Equation 29</xref> as:<disp-formula id="e38">
<mml:math id="m122">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>w</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FI</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FII</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>r</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mfrac>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(38)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>By combining <xref ref-type="disp-formula" rid="e33">Equations 33</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e34">34</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e38">38</xref>, we obtain a mixed-mode fracture criterion based on the strain energy density method that comprehensively considers both the influence of the mode ratio on the critical distance and the energy absorption in the FPZ:<disp-formula id="e39">
<mml:math id="m123">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mn>2</mml:mn>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>3</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>II</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mo>&#x3d;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FII</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FI</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2061;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>cos</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FII</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>1</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
<mml:mo>&#x2b;</mml:mo>
<mml:mfrac>
<mml:mrow>
<mml:msup>
<mml:mi>sin</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi>&#x3c6;</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
<mml:mo>&#x2212;</mml:mo>
<mml:msubsup>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>FI</mml:mtext>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msubsup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>D</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mn>0</mml:mn>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:mfrac>
</mml:mrow>
</mml:math>
<label>(39)</label>
</disp-formula>
</p>
<p>It is evident that both the mixed fracture criteria proposed in the present study, i.e., <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Equations 32</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">39</xref>, satisfy the energy constraint conditions for pure mode I fracture and pure mode II fracture. If the influence of the FPZ is ignored, <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">Equation 39</xref> will be simplified to <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Equation 32</xref>.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="results|discussion" id="s4">
<title>Results and Discussion</title>
<sec id="s4-1">
<title>Existing Experimental Cases</title>
<p>To validate the effectiveness and accuracy of the two new I/II mixed-mode fracture criteria (i.e., <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Equations 32</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">39</xref>), we collect five sets of material data commonly used for fracture criterion validation. These data encompass the I/II mixed-mode fracture characteristics of natural wood and artificial laminated composites [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>]. The basic performance or material parameters of these materials are summarized in <xref ref-type="table" rid="T1">Table 1</xref>, which provides the necessary information to extract the coefficients required in <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Equation 32</xref>. As for the validation of <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">Equation 39</xref>, two additional parameters are needed, namely, the values of energy <inline-formula id="inf85">
<mml:math id="m124">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">F</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> absorbed by the material in the FPZ under pure I-type and pure II-type modes. <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref> supplements the relevant parameters of five sets of materials [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B49">49</xref>]. Next, we will compare the newly proposed fracture criteria with the stress-based and strain energy density-based fracture criteria discussed in Section <italic>Fracture Criteria for Laminated Composites</italic>.</p>
<table-wrap id="T1" position="float">
<label>TABLE 1</label>
<caption>
<p>Material properties of orthotropic materials, obtained from Refs [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>].</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Material</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf86">
<mml:math id="m125">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>11</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtext>GPa</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf87">
<mml:math id="m126">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>22</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtext>GPa</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf88">
<mml:math id="m127">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>E</mml:mi>
<mml:mn>33</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtext>GPa</mml:mtext>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf89">
<mml:math id="m128">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mi mathvariant="normal">G</mml:mi>
<mml:mi>P</mml:mi>
<mml:mi>a</mml:mi>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf90">
<mml:math id="m129">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mn>12</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf91">
<mml:math id="m130">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mn>13</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf92">
<mml:math id="m131">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>&#x3bd;</mml:mi>
<mml:mn>23</mml:mn>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf93">
<mml:math id="m132">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtext>MPa</mml:mtext>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf94">
<mml:math id="m133">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>IIc</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtext>MPa</mml:mtext>
<mml:mo>&#xb7;</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mn>0.5</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">Norway spruce</td>
<td align="center">11.84</td>
<td align="center">0.81</td>
<td align="center">0.64</td>
<td align="center">0.63</td>
<td align="center">0.38</td>
<td align="center">0.56</td>
<td align="center">0.34</td>
<td align="center">0.58</td>
<td align="center">1.52</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Scots pine</td>
<td align="center">16.30</td>
<td align="center">1.10</td>
<td align="center">0.57</td>
<td align="center">1.74</td>
<td align="center">0.47</td>
<td align="center">0.45</td>
<td align="center">0.31</td>
<td align="center">0.49</td>
<td align="center">1.32</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">AS4/PEEK</td>
<td align="center">129.00</td>
<td align="center">10.10</td>
<td align="center">10.10</td>
<td align="center">5.50</td>
<td align="center">0.32</td>
<td align="center">0.32</td>
<td align="center">0.47</td>
<td align="center">3.44</td>
<td align="center">7.46</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">AS4/3501-6</td>
<td align="center">132.00</td>
<td align="center">9.70</td>
<td align="center">9.70</td>
<td align="center">5.90</td>
<td align="center">0.28</td>
<td align="center">0.28</td>
<td align="center">0.52</td>
<td align="center">1.12</td>
<td align="center">5.72</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">IM7/977-2</td>
<td align="center">143.00</td>
<td align="center">9.20</td>
<td align="center">9.20</td>
<td align="center">4.80</td>
<td align="center">0.30</td>
<td align="center">0.30</td>
<td align="center">0.50</td>
<td align="center">1.98</td>
<td align="center">8.23</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
<table-wrap id="T2" position="float">
<label>TABLE 2</label>
<caption>
<p>Supplementary material parameters, obtained from Refs [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>&#x2013;<xref ref-type="bibr" rid="B49">49</xref>].</p>
</caption>
<table>
<thead valign="top">
<tr>
<th align="left">Material</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf95">
<mml:math id="m134">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mtext>FI</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtext>KJ</mml:mtext>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
<th align="center">
<inline-formula id="inf96">
<mml:math id="m135">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>G</mml:mi>
<mml:mtext>FII</mml:mtext>
</mml:msub>
<mml:mrow>
<mml:mfenced open="(" close=")" separators="&#x7c;">
<mml:mrow>
<mml:mtext>KJ</mml:mtext>
<mml:mo>/</mml:mo>
<mml:msup>
<mml:mi mathvariant="normal">m</mml:mi>
<mml:mn>2</mml:mn>
</mml:msup>
</mml:mrow>
</mml:mfenced>
</mml:mrow>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>
</th>
</tr>
</thead>
<tbody valign="top">
<tr>
<td align="left">Norway spruce</td>
<td align="center">0.117</td>
<td align="center">0.277</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">Scots pine</td>
<td align="center">0.153</td>
<td align="center">0.278</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">AS4/PEEK</td>
<td align="center">0.655</td>
<td align="center">1.09</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">AS4/3501-6</td>
<td align="center">0.0561</td>
<td align="center">0.602</td>
</tr>
<tr>
<td align="left">IM7/977-2</td>
<td align="center">0.324</td>
<td align="center">1.45</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec id="s4-2">
<title>Comparison and Discussion</title>
<p>Comparative analysis mainly includes the following two parts:<list list-type="simple">
<list-item>
<p>(A) Comparison with fracture criteria based on the stress method. We will compare our criteria with the modified fracture criteria proposed by Cao et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>], namely M-MPS (<xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref>) and M-MSS (<xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equation 15</xref>).</p>
</list-item>
<list-item>
<p>(B) Comparison with fracture criteria based on the strain energy density (SED) method. We will make a comparison with the traditional strain energy density criterion proposed by Sih [<xref ref-type="bibr" rid="B22">22</xref>] (<xref ref-type="disp-formula" rid="e24">Equation 24</xref>) and the one considering the influence of the FPZ proposed by Daneshjoo et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B25">25</xref>] (<xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Equation 25</xref>).</p>
</list-item>
</list>
</p>
<p>By comparing different fracture criteria with the experimental results for orthotropic composite materials reported in the literature, we are able to validate the newly proposed fracture criteria (<xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Equations 32</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">39</xref>), as to be discussed in depth in the following.</p>
<p>The first set of experimental data comes from wood, namely, Norway spruce and Scots pine, with the three orthogonal principal axes being in the radial, tangential, and longitudinal directions, respectively. Jernkvist [<xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] provided a set of experimental data for the mixed I/II type fracture toughness for these two types of wood, which were obtained by testing specimens with cracks along the wood fiber direction. The comparisons with different stress-based fracture criteria and SED-based fracture criteria are shown in <xref ref-type="fig" rid="F3">Figures 3</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref>, respectively.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>FIGURE 3</label>
<caption>
<p>Comparison between our fracture criteria and different stress-based fracture criteria. Experimental data from Refs. [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] are also presented. <bold>(a)</bold> Norway spruce; <bold>(b)</bold> Scots pine.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-03-14365-g003.tif"/>
</fig>
<fig id="F4" position="float">
<label>FIGURE 4</label>
<caption>
<p>Comparison between our fracture criteria and different SED-based fracture criteria. Experimental data from Refs. [<xref ref-type="bibr" rid="B20">20</xref>, <xref ref-type="bibr" rid="B23">23</xref>] are also presented. <bold>(a)</bold> Norway spruce; <bold>(b)</bold> Scots pine.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-03-14365-g004.tif"/>
</fig>
<p>The results show that the two newly proposed fracture criteria (<xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Equations 32</xref>, <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">39</xref>) provide the most accurate fracture curves for both types of wood. In contrast, the M-MSS fracture criterion based on the stress method presents a slight deviation, while the M-MPS fracture criterion predicts a significant conservative bias. In the fracture criteria based on the SED method, the traditional fracture criterion (<xref ref-type="disp-formula" rid="e24">Equation 24</xref>) predicts a very conservative curve, while that with the FPZ effect (<xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Equation 25</xref>) also shows a slight deviation. These findings further confirm the effectiveness and accuracy of the newly proposed fracture criteria in predicting the fracture behavior of orthotropic composite materials.</p>
<p>The second set of experimental data is from the mixed-mode delamination experiments conducted by Reeder [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>] on three unidirectional laminated composite systems: IM7/977-2 carbon fiber/epoxy composite, AS4/3501-6 carbon fiber/epoxy composite, and AS4/PEEK graphite fiber/thermoplastic composite. The energy absorbed by the FPZ involved in these experiments is provided by Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>], see <xref ref-type="table" rid="T2">Table 2</xref>. <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F6">6</xref> show the comparisons of these experimental results with different stress-based fracture criteria and SED based fracture criteria, respectively.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>FIGURE 5</label>
<caption>
<p>Comparison between our fracture criteria and different stress-based fracture criteria. Experimental data from Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>] are also presented. <bold>(a)</bold> IM7/977-2; <bold>(b)</bold> AS4/3501-6; <bold>(c)</bold> AS4/PEEK.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-03-14365-g005.tif"/>
</fig>
<fig id="F6" position="float">
<label>FIGURE 6</label>
<caption>
<p>Comparison between our fracture criteria and different SED-based fracture criteria. Experimental data from Ref. [<xref ref-type="bibr" rid="B40">40</xref>] are also presented. <bold>(a)</bold> IM7/977-2; <bold>(b)</bold> AS4/3501-6; <bold>(c)</bold> AS4/PEEK.</p>
</caption>
<graphic xlink:href="arc-03-14365-g006.tif"/>
</fig>
<p>The comparative results indicate that the novel fracture criterion proposed in <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">Equation 39</xref> provides the most accurate fracture curve. In contrast, the M-MPS criterion (<xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref>), the M-MSS criterion (<xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equation 15</xref>), and the criterion with the FPZ effect (<xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Equation 25</xref>) all exhibit conservative trend in predicting the fracture behavior of IM7/977-2 composite materials or AS4/3501-6 composite materials. Especially, the M-MPS criterion (<xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref>) is overly conservative in predicting the fracture of AS4/PEEK composite materials. Meanwhile, the M-MSS criterion (<xref ref-type="disp-formula" rid="e15">Equation 15</xref>) and the criterion with the FPZ effect (<xref ref-type="disp-formula" rid="e25">Equation 25</xref>) are relatively accurate when predicting the fracture performance of AS4/PEEK composite materials.</p>
<p>Furthermore, it is evident from <xref ref-type="fig" rid="F6">Figure 6</xref> that the traditional SED criterion (<xref ref-type="disp-formula" rid="e24">Equation 24</xref>) is overly conservative in predicting the fracture behavior of these three composite materials, especially when mode II dominates. The improved fracture criterion in <xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Equation 32</xref> considers the influence of mixed-mode ratio on the critical distance, resulting in a significant improvement in prediction accuracy, but it remains conservative. This is just because the first improved criterion (<xref ref-type="disp-formula" rid="e32">Equation 32</xref>) does not account for the energy absorbed by fiber bridging during the fracture process of the composite material, i.e., the energy dissipated in the FPZ. The second improved criterion (<xref ref-type="disp-formula" rid="e39">Equation 39</xref>) that considers the FPZ effect provides a prediction closer to the actual mixed-mode fracture behavior of the composite material.</p>
<p>It is noteworthy that all three composite materials displayed in <xref ref-type="fig" rid="F5">Figures 5</xref>, <xref ref-type="fig" rid="F6">6</xref> exhibit an &#x201c;overshoot&#x201d; phenomenon in the mixed-mode fracture, i.e., when Mode I dominates, the Mode I component <inline-formula id="inf97">
<mml:math id="m136">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mi mathvariant="normal">I</mml:mi>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula> of the stress intensity factor significantly exceeds its critical value <inline-formula id="inf98">
<mml:math id="m137">
<mml:mrow>
<mml:msub>
<mml:mi>K</mml:mi>
<mml:mtext>Ic</mml:mtext>
</mml:msub>
</mml:mrow>
</mml:math>
</inline-formula>. This phenomenon is particularly pronounced in IM7/977-2 and AS4/3501-6 composites. Cao et al. [<xref ref-type="bibr" rid="B8">8</xref>] introduced the concept of fracture index and pointed out that the &#x201c;overshoot&#x201d; phenomenon is strongly correlated with the fracture index, which becomes more pronounced as the fracture index increases. However, the specific intrinsic mechanism of the &#x201c;overshoot&#x201d; phenomenon still needs further investigation. Obviously, among the existing criteria, only the M-MPS criterion (<xref ref-type="disp-formula" rid="e14">Equation 14</xref>) can slightly capture the &#x201c;overshoot&#x201d; phenomenon of AS4/3501-6 composite. While the newly proposed improved criterion (<xref ref-type="disp-formula" rid="e39">Equation 39</xref>) can effectively capture the &#x201c;overshoot&#x201d; phenomenon of all three materials.</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="conclusion" id="s5">
<title>Conclusion</title>
<p>This article proposes a mixed I/II type delamination fracture criterion suitable for orthotropic composite materials, which is based on the minimum strain energy density method. We abandon the assumption of constant critical distance in the traditional method and instead consider the influence of the mixed mode ratio on the critical distance at the time of fracture. Based on this first improvement, the second improvement further abandons the traditional view that the energy absorbed by the composite material during delamination fracture is completely used for delamination extension. We therefore incorporate the influence of the energy dissipated in the fracture process zone (FPZ) into delamination fracture analysis. Compared with the previously proposed mixed-mode fracture criteria, the main advantage of this improvement is that it takes into account the situation that are more aligned with real-world scenarios, providing predictive results that are closer to the actual fracture behavior of composite materials.</p>
<p>By applying the newly proposed criteria to natural orthotropic materials (wood) and artificial laminated composites, and comparing them with the existing experimental data and the mixed-mode fracture criteria based on stress and energy methods, we find that the predictions of the second improved criterion agree well with the experimental data, and can effectively capture the &#x201c;overshoot&#x201d; phenomenon, thus verifying the advantages and accuracy of this new criterion.</p>
<p>Despite the success of the criterion in <xref ref-type="disp-formula" rid="e39">Equation 39</xref> as mentioned above, there are still many uncertainties in the delamination failure of composites, and this newly proposed criterion needs to be validated in a wider range of experiments. Further research is especially necessary on the intrinsic mechanism of delamination failure of composite materials, so that the effects of fracture critical distance, FPZ, crack initiation angle, etc. all can be considered more accurately and realistically.</p>
</sec>
</body>
<back>
<sec sec-type="data-availability" id="s6">
<title>Data Availability Statement</title>
<p>The original contributions presented in the study are included in the article/supplementary material, further inquiries can be directed to the corresponding authors.</p>
</sec>
<sec sec-type="author-contributions" id="s7">
<title>Author Contributions</title>
<p>XC: Conceptualization, writing &#x2013; original draft, writing &#x2013; review and editing. CY: Writing &#x2013; review and editing. WZ: Writing &#x2013; review and editing. WC: Supervision, conceptualization, writing &#x2013; review and editing, funding acquisition. All authors contributed to the article and approved the submitted version.</p>
</sec>
<sec sec-type="funding-information" id="s8">
<title>Funding</title>
<p>The author(s) declare that financial support was received for the research and/or publication of this article. The work was supported by the National Natural Science Foundation of China (Nos. 12192211 and 12192210), and the 111 Project, PR China (No. B21034). This work was also partly supported by the specialized research projects of Huanjiang Laboratory, Zhuji, Zhejiang Province.</p>
</sec>
<sec sec-type="COI-statement" id="s9">
<title>Conflict of Interest</title>
<p>Author CY was employed by the company AVIC Shenyang Aircraft Corporation.</p>
<p>The remaining authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
<sec sec-type="ai-statement" id="s10">
<title>Generative AI Statement</title>
<p>The author(s) declare that no Generative AI was used in the creation of this manuscript.</p>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<label>1.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>An</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
<name>
<surname>Youn</surname>
<given-names>BD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kim</surname>
<given-names>HS</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Reliability-Based Design Optimization of Laminated Composite Structures under Delamination and Material Property Uncertainties</article-title>. <source>Int J Mech Sci</source> (<year>2021</year>) <volume>205</volume>:<fpage>106561</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijmecsci.2021.106561</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B2">
<label>2.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Gholami</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fathi</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Baghestani</surname>
<given-names>AM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Multi-Objective Optimal Structural Design of Composite Superstructure Using a Novel MONMPSO Algorithm</article-title>. <source>Int J Mech Sci</source> (<year>2021</year>) <volume>193</volume>:<fpage>106149</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijmecsci.2020.106149</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B3">
<label>3.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zheng</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Huang</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>An</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>B</given-names>
</name>
<etal/>
</person-group> <article-title>Symplectic Superposition Method-Based New Analytic Bending Solutions of Cylindrical Shell Panels</article-title>. <source>Int J Mech Sci</source> (<year>2019</year>) <volume>152</volume>:<fpage>432</fpage>&#x2013;<lpage>42</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijmecsci.2019.01.012</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B4">
<label>4.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Li</surname>
<given-names>YH</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xie</surname>
<given-names>TF</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Vibration Characteristics of a Rotating Composite Laminated Cylindrical Shell in Subsonic Air Flow and Hygrothermal Environment</article-title>. <source>Int J Mech Sci</source> (<year>2019</year>) <volume>150</volume>:<fpage>356</fpage>&#x2013;<lpage>68</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijmecsci.2018.10.024</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B5">
<label>5.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Banerjee</surname>
<given-names>JR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Su</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Dynamic Stiffness Formulation and Free Vibration Analysis of a Spinning Composite Beam</article-title>. <source>Comput Struct</source> (<year>2006</year>) <volume>84</volume>(<issue>19</issue>):<fpage>1208</fpage>&#x2013;<lpage>14</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruc.2006.01.023</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<label>6.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shen</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Su</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>W</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>State-Space Approaches to Complex Structures in Aerospace</article-title>. <source>Aerosp Res Commun</source> (<year>2023</year>) <volume>1</volume>:<fpage>12394</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.3389/arc.2023.12394</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B7">
<label>7.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fakoor</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Khansari</surname>
<given-names>NM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Mixed Mode I/II Fracture Criterion for Orthotropic Materials Based on Damage Zone Properties</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source> (<year>2016</year>) <volume>153</volume>:<fpage>407</fpage>&#x2013;<lpage>20</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engfracmech.2015.11.018</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B8">
<label>8.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Cao</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gong</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhao</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wang</surname>
<given-names>L</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>N</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Stress Based Fracture Criteria for Mixed-Mode I/II Delamination of Unidirectional Composite Laminates</article-title>. <source>Comput Struct</source> (<year>2024</year>) <volume>344</volume>:<fpage>118325</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compstruct.2024.118325</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B9">
<label>9.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Khaji</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fakoor</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Examining the Effect of Crack Initiation Angle on Fracture Behavior of Orthotropic Materials under Mixed-Mode I/II Loading</article-title>. <source>Int J Sol Struct.</source> (<year>2022</year>) <volume>256</volume>:<fpage>111952</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijsolstr.2022.111952</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B10">
<label>10.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Pascoe</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alderliesten</surname>
<given-names>RC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Benedictus</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Methods for the Prediction of Fatigue Delamination Growth in Composites and Adhesive Bonds &#x2013; A Critical Review</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source> (<year>2013</year>) <volume>112&#x2013;113</volume>:<fpage>72</fpage>&#x2013;<lpage>96</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engfracmech.2013.10.003</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B11">
<label>11.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jamali</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mahmoodi</surname>
<given-names>MJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hassanzadeh-Aghdam</surname>
<given-names>MK</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wood</surname>
<given-names>JT</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A Mechanistic Criterion for the Mixed-Mode Fracture of Unidirectional Polymer Matrix Composites</article-title>. <source>Composites, B</source> (<year>2019</year>) <volume>176</volume>:<fpage>107316</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compositesb.2019.107316</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B12">
<label>12.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Liu</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
<name>
<surname>Zhang</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Xiang</surname>
<given-names>Y</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A Critical Plane-Based Fracture Criterion for Mixed-Mode Delamination in Composite Materials</article-title>. <source>Composites, Part B</source> (<year>2015</year>) <volume>82</volume>:<fpage>212</fpage>&#x2013;<lpage>20</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compositesb.2015.08.017</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B13">
<label>13.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Tamuzs</surname>
<given-names>V</given-names>
</name>
<name>
<surname>Tarasovs</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vilks</surname>
<given-names>U</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Progressive Delamination and Fiber Bridging Modeling in Double Cantilever Beam Composite Specimens</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source> (<year>2001</year>) <volume>68</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>513</fpage>&#x2013;<lpage>25</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0013-7944(00)00131-4</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B14">
<label>14.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hwu</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kao</surname>
<given-names>CJ</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chang</surname>
<given-names>LE</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Delamination Fracture Criteria for Composite Laminates</article-title>. <source>J Compos Mater</source> (<year>1995</year>) <volume>29</volume>(<issue>15</issue>):<fpage>1962</fpage>&#x2013;<lpage>87</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1177/002199839502901502</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B15">
<label>15.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Whitcomb</surname>
<given-names>JD</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Parametric Analytical Study of Instability-Related Delamination Growth</article-title>. <source>Compos Sci Technol</source> (<year>1986</year>) <volume>25</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>19</fpage>&#x2013;<lpage>48</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0266-3538(86)90019-9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B16">
<label>16.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wu</surname>
<given-names>EM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Reuter</surname>
<given-names>R</given-names>
<suffix>Jr</suffix>
</name>
</person-group>. <article-title>Crack Extension in Fiberglass Reinforced Plastics</article-title>. <source>TAMR</source> (<year>1965</year>) <volume>275</volume>.</citation>
</ref>
<ref id="B17">
<label>17.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sih</surname>
<given-names>GC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Paris</surname>
<given-names>PC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Irwin</surname>
<given-names>GR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On Cracks in Rectilinearly Anisotropic Bodies</article-title>. <source>Int J Fract</source> (<year>1965</year>) <volume>1</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>189</fpage>&#x2013;<lpage>203</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF00186854</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B18">
<label>18.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Allegri</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Scarpa</surname>
<given-names>FL</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On the Asymptotic Crack-Tip Stress Fields in Nonlocal Orthotropic Elasticity</article-title>. <source>Int J Sol Struct.</source> (<year>2014</year>) <volume>51</volume>(<issue>2</issue>):<fpage>504</fpage>&#x2013;<lpage>15</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijsolstr.2013.10.021</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B19">
<label>19.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hussain</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pu</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Underwood</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Strain Energy Release Rate for a Crack under Combined Mode I and Mode II</article-title>. In: <source>Fracture Analysis ASTM STP 560</source>. <publisher-loc>Philadelphia, PA, USA</publisher-loc>: <publisher-name>American Society for Testing and Materials</publisher-name> (<year>1974</year>). p. <fpage>2</fpage>&#x2013;<lpage>28</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1520/STP33130S</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B20">
<label>20.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jernkvist</surname>
<given-names>LO</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Fracture of Wood under Mixed Mode Loading: II. Experimental Investigation of Picea Abies</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source> (<year>2001</year>) <volume>68</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>565</fpage>&#x2013;<lpage>76</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0013-7944(00)00128-4</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B21">
<label>21.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yoshihara</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Initiation and Propagation Fracture Toughness of Solid Wood under the Mixed Mode I/II Condition Examined by Mixed-Mode Bending Test</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source> (<year>2013</year>) <volume>104</volume>:<fpage>1</fpage>&#x2013;<lpage>15</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engfracmech.2013.03.023</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B22">
<label>22.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sih</surname>
<given-names>GC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Strain-Energy-Density Factor Applied to Mixed Mode Crack Problems</article-title>. <source>Int J Fract</source> (<year>1974</year>) <volume>10</volume>:<fpage>305</fpage>&#x2013;<lpage>21</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF00035493</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B23">
<label>23.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Jernkvist</surname>
<given-names>LO</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Fracture of Wood under Mixed Mode Loading: I. Derivation of Fracture Criteria</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source> (<year>2001</year>) <volume>68</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>549</fpage>&#x2013;<lpage>63</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0013-7944(00)00127-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B24">
<label>24.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Erdogan</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Sih</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On the Crack Extension in Plates under Plane Loading and Transverse Shear</article-title>. <source>J Basic Eng</source> (<year>1963</year>) <volume>85</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>519</fpage>&#x2013;<lpage>25</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.3656897</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<label>25.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Daneshjoo</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shokrieh</surname>
<given-names>MM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fakoor</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Alderliesten</surname>
<given-names>RC</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A New Mixed Mode I/II Failure Criterion for Laminated Composites Considering Fracture Process Zone</article-title>. <source>Theor Appl Fract Mech</source> (<year>2018</year>) <volume>98</volume>:<fpage>48</fpage>&#x2013;<lpage>58</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.tafmec.2018.09.004</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B26">
<label>26.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Daneshjoo</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shokrieh</surname>
<given-names>MM</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fakoor</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A Micromechanical Model for Prediction of Mixed Mode I/II Delamination of Laminated Composites Considering Fiber Bridging Effects</article-title>. <source>Theor Appl Fract Mech</source> (<year>2018</year>) <volume>94</volume>:<fpage>46</fpage>&#x2013;<lpage>56</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.tafmec.2017.12.002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B27">
<label>27.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Kaute</surname>
<given-names>DAW</given-names>
</name>
<name>
<surname>Shercliff</surname>
<given-names>HR</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ashby</surname>
<given-names>MF</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Delamination, Fibre Bridging and Toughness of Ceramic Matrix Composites</article-title>. <source>Acta Metall Mater</source> (<year>1993</year>) <volume>41</volume>(<issue>7</issue>):<fpage>1959</fpage>&#x2013;<lpage>70</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0956-7151(93)90366-Z</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B28">
<label>28.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Manshadi</surname>
<given-names>BD</given-names>
</name>
<name>
<surname>Farmand-Ashtiani</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Botsis</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vassilopoulos</surname>
<given-names>AP</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An Iterative Analytical/experimental Study of Bridging in Delamination of the Double Cantilever Beam Specimen</article-title>. <source>Composites, A</source> (<year>2014</year>) <volume>61</volume>:<fpage>43</fpage>&#x2013;<lpage>50</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compositesa.2014.02.001</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B29">
<label>29.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>S&#xf8;rensen</surname>
<given-names>BF</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gamstedt</surname>
<given-names>EK</given-names>
</name>
<name>
<surname>&#xd8;stergaard</surname>
<given-names>RC</given-names>
</name>
<name>
<surname>Goutianos</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Micromechanical Model of Cross-Over Fibre Bridging &#x2013; Prediction of Mixed Mode Bridging Laws</article-title>. <source>Mech Mater</source> (<year>2008</year>) <volume>40</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>220</fpage>&#x2013;<lpage>34</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mechmat.2007.07.007</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B30">
<label>30.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Sun</surname>
<given-names>Z</given-names>
</name>
<name>
<surname>Hu</surname>
<given-names>X</given-names>
</name>
<name>
<surname>Chen</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Effects of Aramid-Fibre Toughening on Interfacial Fracture Toughness of Epoxy Adhesive Joint between Carbon-Fibre Face Sheet and Aluminium Substrate</article-title>. <source>Int J Adhes Adhes</source> (<year>2014</year>) <volume>48</volume>:<fpage>288</fpage>&#x2013;<lpage>94</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijadhadh.2013.09.023</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B31">
<label>31.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Mirsayar</surname>
<given-names>MM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A Combined Stress/energy-Based Criterion for Mixed-Mode Fracture of Laminated Composites Considering Fiber Bridging Micromechanics</article-title>. <source>Int J Mech Sci</source> (<year>2021</year>) <volume>197</volume>:<fpage>106319</fpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ijmecsci.2021.106319</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B32">
<label>32.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Romanowicz</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Seweryn</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Verification of a Non-Local Stress Criterion for Mixed Mode Fracture in Wood</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source> (<year>2008</year>) <volume>75</volume>(<issue>10</issue>):<fpage>3141</fpage>&#x2013;<lpage>60</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engfracmech.2007.12.006</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B33">
<label>33.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Anaraki</surname>
<given-names>AG</given-names>
</name>
<name>
<surname>Fakoor</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Mixed Mode Fracture Criterion for Wood Based on a Reinforcement Microcrack Damage Model</article-title>. <source>Mater Sci Eng A</source> (<year>2010</year>) <volume>527</volume>(<issue>27&#x2013;28</issue>):<fpage>7184</fpage>&#x2013;<lpage>91</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.msea.2010.08.004</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B34">
<label>34.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Benzeggagh</surname>
<given-names>ML</given-names>
</name>
<name>
<surname>Kenane</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Measurement of Mixed-Mode Delamination Fracture Toughness of Unidirectional Glass/epoxy Composites with Mixed-Mode Bending Apparatus</article-title>. <source>Compos Sci Technol</source> (<year>1996</year>) <volume>56</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>439</fpage>&#x2013;<lpage>49</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/0266-3538(96)00005-X</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B35">
<label>35.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Reeder</surname>
<given-names>JR</given-names>
</name>
</person-group>, <article-title>An Evaluation of Mixed-Mode Delamination Failure Criteria, Report NASA</article-title>, <comment>TM 104210</comment>. (<year>1992</year>). <pub-id pub-id-type="doi">10.5555/888243</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B36">
<label>36.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Ducept</surname>
<given-names>F</given-names>
</name>
<name>
<surname>Davies</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Gamby</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>An Experimental Study to Validate Tests Used to Determine Mixed Mode Failure Criteria of Glass/epoxy Composites</article-title>. <source>Composites A</source> (<year>1997</year>) <volume>28</volume>(<issue>8</issue>):<fpage>719</fpage>&#x2013;<lpage>29</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S1359-835X(97)00012-2</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B37">
<label>37.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Fakoor</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Rafiee</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Fracture Investigation of Wood under Mixed Mode I/II Loading Based on the Maximum Shear Stress Criterion</article-title>. <source>Strength Mater</source> (<year>2013</year>) <volume>45</volume>(<issue>3</issue>):<fpage>378</fpage>&#x2013;<lpage>85</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s11223-013-9468-8</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B38">
<label>38.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>van der Put</surname>
<given-names>TACM</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A New Fracture Mechanics Theory for Orthotropic Materials like Wood</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source> (<year>2007</year>) <volume>74</volume>(<issue>5</issue>):<fpage>771</fpage>&#x2013;<lpage>81</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engfracmech.2006.06.015</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B39">
<label>39.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Williams</surname>
<given-names>ML</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>On the Stress Distribution at the Base of a Stationary Crack</article-title>. <source>J Appl Mech</source> (<year>1957</year>) <volume>24</volume>:<fpage>109</fpage>&#x2013;<lpage>14</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1115/1.4011454</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B40">
<label>40.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Reeder</surname>
<given-names>JR</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>A Bilinear Failure Criterion for Mixed-Mode Delamination</article-title>. <publisher-name>Report NASA</publisher-name> (<year>1993</year>). <comment>TM 111543</comment>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1520/STP12636S</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B41">
<label>41.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hintikka</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Wallin</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Saarela</surname>
<given-names>O</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Effect of Moisture on the Interlaminar Fracture Toughness of CFRP Laminate</article-title>. In: <source>27th International Congress of the Aeronautical Science</source> (<year>2010</year>).</citation>
</ref>
<ref id="B42">
<label>42.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Alderliesten</surname>
<given-names>R</given-names>
</name>
<name>
<surname>Brunner</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Pascoe</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Cyclic Fatigue Fracture of Composites: What Has Testing Revealed about the Physics of the Processes So Far</article-title>. <source>Eng Fract Mech</source> (<year>2018</year>) <volume>203</volume>:<fpage>186</fpage>&#x2013;<lpage>96</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.engfracmech.2018.06.023</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B43">
<label>43.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Carti&#xe9;</surname>
<given-names>D</given-names>
</name>
<name>
<surname>Davies</surname>
<given-names>P</given-names>
</name>
<name>
<surname>Peleau</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Partridge</surname>
<given-names>IK</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Influence of Hydrostatic Pressure on the Interlaminar Fracture Toughness of Carbon/epoxy Composites</article-title>. <source>Composites B</source> (<year>2006</year>) <volume>37</volume>(<issue>4</issue>):<fpage>292</fpage>&#x2013;<lpage>300</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.compositesb.2005.12.002</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B44">
<label>44.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>de Moura</surname>
<given-names>MF</given-names>
</name>
</person-group>. <source>Interlaminar Mode II Fracture Characterization</source>. <edition>A volume</edition>. <publisher-name>Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering</publisher-name> (<year>2008</year>). p. <fpage>310</fpage>&#x2013;<lpage>26</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1533/9781845694821.3.310</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B45">
<label>45.</label>
<citation citation-type="book">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Hojo</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Matsuda</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Ochiai</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Murakami</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
<name>
<surname>Akimoto</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>The Role of Interleaf/base Lamina Interphase in Toughening Mechanism of Interleaf-Toughened CFRP</article-title>. In: <person-group person-group-type="editor">
<name>
<surname>Massard</surname>
<given-names>T</given-names>
</name>
<name>
<surname>Vautrin</surname>
<given-names>A</given-names>
</name>
</person-group>, editors. <source>12th International Conference on Composite Materials ICCM-12</source>. <publisher-loc>Paris, France</publisher-loc> (<year>1999</year>). <comment>July 5&#x2013;9</comment>.</citation>
</ref>
<ref id="B46">
<label>46.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Yoshihara</surname>
<given-names>H</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Resistance Curve for the Mode II Fracture Toughness of Wood Obtained by the End-Notched Flexure Test under the Constant Loading Point Displacement Condition</article-title>. <source>J Wood Sci</source> (<year>2003</year>) <volume>49</volume>:<fpage>210</fpage>&#x2013;<lpage>5</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10086-002-0467-9</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B47">
<label>47.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Anh</surname>
<given-names>PN</given-names>
</name>
<name>
<surname>St&#xe9;phane</surname>
<given-names>M</given-names>
</name>
<name>
<surname>Myriam</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
<name>
<surname>Jean-Luc</surname>
<given-names>C</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>R-Curve on Fracture Criteria for Mixed-Mode in Crack Propagation in Quasi-Brittle Material: Application for Wood</article-title>. <source>Proced Mater. Sci.</source> (<year>2014</year>) <volume>3</volume>:<fpage>973</fpage>&#x2013;<lpage>8</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.mspro.2014.06.158</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B48">
<label>48.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Morel</surname>
<given-names>S</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mourot</surname>
<given-names>G</given-names>
</name>
<name>
<surname>Schmittbuhl</surname>
<given-names>J</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Influence of the Specimen Geometry on R-Curve Behavior and Roughening of Fracture Surfaces</article-title>. <source>Int J Fract</source> (<year>2003</year>) <volume>121</volume>:<fpage>23</fpage>&#x2013;<lpage>42</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1023/A:1026221405998</pub-id>
</citation>
</ref>
<ref id="B49">
<label>49.</label>
<citation citation-type="journal">
<person-group person-group-type="author">
<name>
<surname>Wilson</surname>
<given-names>E</given-names>
</name>
<name>
<surname>Mohammadi</surname>
<given-names>MS</given-names>
</name>
<name>
<surname>Nairn</surname>
<given-names>JA</given-names>
</name>
</person-group>. <article-title>Crack Propagation Fracture Toughness of Several Wood Species</article-title>. <source>Adv Civ Eng Mater</source> (<year>2013</year>) <volume>2</volume>(<issue>1</issue>):<fpage>316</fpage>&#x2013;<lpage>27</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1520/ACEM20120045</pub-id>
</citation>
</ref>
</ref-list>
</back>
</article>