Wykorzystanie własności łańcucha Markowa w analizie procesu degradacji nośnych rur poliestrowych wzmocnionych włóknem szklanym

• Autorzy: Wróbel G. , Szymiczek M.

Warianty tytułu

EN

The use of properties of Markov chain in the analysis of degradation process of fiberglass - reinforced polyester support tubing

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule poddano krytycznej analizie możliwość wykorzystania łańcuchów Markowa do budowy modelu ewolucyjnego procesu degradacji zmęczeniowej polimerowych kompozytów wzmocnionych włóknem ciągłym. Przybliżenie opracowanego modelu oraz dyskusja jego efektywności jest celem tej pracy. Badania materiałowe, których wyniki brano pod uwagę na etapie opracowania koncepcji, identyfikacji i weryfikacji modelu prowadzono na powłokach kompozytowych o osnowie poliestrowej, wzmocnionej warstwowo mata – włókno ciągłe – mata, z których w następnym etapie, zgodnie z założonym programem badań wycinano pierścienie do oznaczenia wytrzymałości obwodowej oraz próbki do badań wytrzymałości na zginanie. Degradacji materiału kompozytowego dokonano w sposób przyspieszony, w warunkach pulsacyjnego obciążenia ciśnieniem wewnętrznym, w środowisku kąpieli wodnej o regulowanej temperaturze. W efekcie prowadzenia procesu przyspieszonej degradacji starzeniowo-zmęczeniowej, w materiale powstały wady mikroskopowe, np. pęknięcia osnowy, prowadzące do delaminacji. W ramach niniejszego artykułu przedstawiono ogólne zasady identyfikacji parametrów badanej klasy modelu kompozytu: fizycznych, strukturalnych oraz macierzy przejścia, wykorzystanych w kolejnych krokach procedury symulacji procesu degradacji materiału. Wskazano na kompatybilność zastosowanego formalizmu z MES.

EN

The paper presents critical analysis of the possibility of using Markov chains to build the model of the evolutionary process of fatigue degradation of polymer composites reinforced with continuous filament. The aim of this paper is to approximate and discuss the effectiveness of the model created. Material examination, the results of which were taken into account at the stage of concept development, identification and verification of the model was carried out on composite coatings of polyester matrix reinforced in a laminar way - mat - filament - mat, in which, according to the established program of studies in the next step both rings and the test specimens were cut to determine the peripheral strength and to examine flexural strength respectively. Degradation of composite material was achieved in an accelerated manner, under fluctuating bearing load with internal pressure in an adjustable water bath temperature. The process of accelerated aging – fatigue degradation resulted in microscopic defects, like matrix breakage, leading to delamination. As part of this work there have been discussed general principles of identifying parameters of the tested class of model composite: physical, structural and transition matrix, used in subsequent steps of the simulation process of degradation of the material. The compatibility of the formalism applied with FEM (Finite Element Method) was pointed out.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; degradacja; symulacja numeryczna

EN

composite; degradation; numerical simulation

• Wydawca: Wydawnictwo Lotniczej Akademii Wojskowej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe / Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 4
• Strony: 155--168
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wróbel G.

• Politechnika Śląska w Katowicach Wydział Mechaniczno-Technologiczny

autor

Szymiczek M.

• Politechnika Śląska w Katowicach Wydział Mechaniczno-Technologiczny

Bibliografia

• 1. Sprawozdanie z projektu nr: N N504 590840, Charakterystyki cieplne w diagnostyce stopnia degradacji starzeniowo-zmęczeniowej polimerowych kompozytów konstrukcyjnych metodą termowizyjną. IMIiB, Politechnika Śląska, Katowice 2013.
• 2. Sprawozdanie z projektu nr: N N502 083138, Diagnostyka starzeniowo-zmęczeniowych zmian własności użytkowych polimerowych materiałów konstrukcyjnych z wykorzystaniem modelu ewolucyjnego. IMIiB Politechnika Śląska, Katowice 2014.
• 3. M. Szymiczek, M. Rojek G. Wróbel, The influence of the ageing-fatigue degradation on the mechanical properties of glass-reinforced composites – w druku.
• 4. M. Szymiczek, G. Wróbel, M. Rojek, T. Czapla, Simulation diagnostics of the polyester-glass pipes degradation process; experimental basis, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering Vol. 59/1 July 2013
• 5. J. Kemeny, J. Snell, Finite Markov Chains. D. Van Nostrand Company, Princeton, N.J., 1960.
• 6. R. Chatys, Analiza statystyczna parametrów wytrzymałościowych w procesie zniszczenia kompozytów włóknistych z wykorzystaniem procesu Markowa, Monografia M52, Politechnika Świętokrzyska, Kielce 2013.