Fatigue of polymeric composites during stationary and non-stationary self-heating

• Autorzy: Katunin A.

Warianty tytułu

PL

Zmęczenie kompozytów polimerowych podczas ustalonego i nieustalonego samorozgrzania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The self-heating effect occurring during the cyclic loading of materials that exhibit thermoviscoelastic properties, depending on the loading conditions, may develop according to two possible scenarios: stationary and non-stationary. Since stationary self-heating has not been not previously studied in terms of the criticality of the self-heating effect, it is essential to perform such a study to better understand the degradation processes in this scenario and to confront the results with the criticality of non-stationary self-heating. In the present study, the experimental results on fatigue testing following the stationary self-heating scenario are presented and discussed. In order to characterize the degradation process, both self-heating temperature distributions and their evolution as well as acoustic emission measured at various self-heating temperature ranges were analyzed. The obtained results allow the influence of the self-heating effect on the residual life of composite structures under the stationary self-heating scenario to be estimated.

PL

Efekt samorozgrzania, powstający podczas cyklicznych obciążeń materiałów, wykazujących właściwości termolepkosprężyste, w zależności od warunków obciążenia, może rozwinąć się według dwóch możliwych scenariuszy: ustalonego i nieustalonego. Ze względu na to, że samorozgrzanie ustalone nie było wcześniej badane pod względem krytyczności efektu samorozgrzania, istotne jest przeprowadzenie takich badań w celu lepszego zrozumienia procesów degradacji przy takim scenariuszu i skonfrontowania wyników z krytycznością dla nieustalonego samorozgrzania. W niniejszej pracy zostały przeanalizowane i opisane wyniki dotyczące badań eksperymentalnych zmęczenia według scenariusza ustalonego samorozgrzania. W celu scharakteryzowania procesu degradacji przeanalizowano zarówno rozkłady temperatury samorozgrzania i ich zmienność, jak i emisji akustycznej zmierzonej dla różnych zakresów temperatury samorozgrzania. Otrzymane wyniki pozwoliły na oszacowanie wpływu efektu samorozgrzania na trwałość resztkową struktur kompozytowych podczas występowania scenariusza ustalonego samorozgrzania.

Słowa kluczowe

EN

fatigue; self-heating effect; degradation of composite structures; acoustic emission

PL

zmęczenie; efekt samorozgrzania; degradacja struktur kompozytowych; emisja akustyczna

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 18, nr 1
• Strony: 19--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Katunin A.

• Silesian University of Technology, Institute of Fundamentals of Machinery Design, ul. S. Konarskiego 18A, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Katunin A., Domination of self-heating effect during fatigue of polymeric composites, Procedia Structural Integrity 2017, 5, 93-98.
• [2] Ferreira J.A.M., Costa J.D.M., Reis P.N.B., Richardson O.W., Analysis of fatigue and damage in glass-fibrereinforced polypropylene composite materials, Composites Science and Technology 1999, 59, 1461-1467.
• [3] Toubal L., Karama M., Lorrain B., Damage evolution and infrared thermography in woven composite laminates under fatigue loading, International Journal of Fatigue 2006, 28, 1867-1872.
• [4] Naderi M., Khonsari M.M., Thermodynamic analysis of fatigue failure in a composite laminate, Mechanics of Materials 2012, 46, 113-122.
• [5] Katunin A., Thermal fatigue of polymeric composites under repeated loading, Journal of Reinforced Plastics and Composites 2012, 31, 1037-1044.
• [6] Liu Z.Y., Beniwal S., Jenkins C.H.M., Winter R.M., The coupled thermal and mechanical influence on a glassy thermoplastic polyamide: Nylon 6,6 under vibro-creep, Mechanics of Time-Dependent Materials 2004, 8, 235-253.
• [7] Moisa S., Landsberg G., Rittel D., Halary J.L., Hysteretic thermal behavior of amorphous semi-aromatic polyamides, Polymer 2005, 46, 11870-11875.
• [8] Karama M., Determination of the fatigue limit of carbon/epoxy composite using thermographic analysis, Structural Control and Health Monitoring 2011, 18, 781-789.
• [9] Naderi M., Kahirdeh A., Khonsari M.M., Dissipated thermal energy and damage evolution of glass/epoxy using infrared thermography and acoustic emission, Composites: Part B 2012, 43, 1613-1620.
• [10] Kahirdeh A., Khonsari M.M., Criticality of degradation in composite materials subjected to cyclic loading, Composites: Part B 2014, 61, 375-382.
• [11] Katunin A., Gnatowski A., Influence of heating rate on evolution of dynamic properties of polymeric laminates, Plastics, Rubber and Composites 2012, 41, 233-239.
• [12] Katunin A., Critical self-heating temperature during fatigue of polymeric composites under cyclic loading, Composites Theory and Practice 2012, 12, 72-76.
• [13] Katunin A., Wronkowicz A., Bilewicz M., Wachla D., Criticality of self-heating in degradation processes of polymeric composites subjected to cyclic loading: A multiphysical approach, Archives of Civil and Mechanical Engineering 2017, 17, 806-815.
• [14] Ratner S.B., Korobov V.I., Self-heating of plastics during cyclic deformation, Polymer Mechanics 1965, 1, 63-68.
• [15] Wronkowicz A., Katunin A., Detection of damage initiation in composite structures subjected to self-heating based on acoustic emission, Modelling in Engineering 2017, 33, 114-119.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).