Experimental study of mechanical properties of selected polymer sandwich composites

• Autorzy: Zielińska Paulina , Ziaja Waldemar

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2023.11

Warianty tytułu

PL

Badania właściwości mechanicznych wybranych polimerowych kompozytów przekładkowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this work was to determine the influence of material and geometric factors of selected sandwich composites on their mechanical properties. The first pair of sandwich materials under consideration were made by the industrial infusion method and consisted of epoxy resin reinforced with 7 layers of glass fabric (skin) with core made of PVC foam or aramid honeycomb. The second pair of materials was prepared manually and consisted of polyester resin reinforced with glass mat (skin) with aramid honeycomb core of varying thicknesses. Mechanical properties were determined in static bending, compression and tensile tests. In each case, the failure mode of the tested composite materials was determined. In the case of composites with epoxy resin skins application of aramid honeycomb core resulted in higher tensile and edgewise compressive strength. For materials with polyester resin skins and honeycomb cores it was found that increase of core thickness yielded higher bending stiffness but the tensile and bending strength were reduced.

PL

Celem pracy było określenie wpływu czynników materiałowych i geometrycznych wybranych kompozytów przekładkowych na ich właściwości mechaniczne. Pierwsza badana para materiałów przekładkowych została wykonana metodą infuzji przemysłowej i składała się z żywicy epoksydowej wzmocnionej 7 warstwami tkaniny szklanej (okładki) z rdzeniem z pianki PVC lub aramidowego plastra miodu. Druga para materiałów została przygotowana ręcznie i składała się z żywicy poliestrowej wzmocnionej matą szklaną (okładki) z rdzeniem aramidowym o strukturze plastra miodu o różnej grubości. Celem pracy było określenie wpływu czynników materiałowych i geometrycznych wybranych kompozytów przekładkowych na ich właściwości mechaniczne. Właściwości mechaniczne określono w próbach statycznych zginania, ściskania i rozciągania. W każdym przypadku oceniono sposób niszczenia badanych materiałów kompozytowych. W przypadku kompozytów z okładkami z żywicy epoksydowej zastosowanie rdzenia aramidowego o strukturze plastra miodu spowodowało zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie i ściskanie. W przypadku materiałów z okładkami z żywicy poliestrowej i rdzeniami o strukturze plastra miodu stwierdzono, że zwiększenie grubości rdzenia dawało większą sztywność zginania, ale wytrzymałość na rozciąganie i zginanie uległy zmniejszeniu.

Słowa kluczowe

EN

sandwich composites; mechanical properties; static bending tests; static compression test; static tensile test

PL

kompozyty przekładkowe; właściwości mechaniczne; próby statyczne zginania; próby statyczne ściskania; próby statyczne rozciągania

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Advances in Mechanical and Materials Engineering
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 40, nr 1
• Strony: 103--111
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Zielińska Paulina

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszow University of Technology, 12 Powstańców Warszawy ave., 35-959 Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-4578-7452

autor

Ziaja Waldemar

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszow University of Technology, 12 Powstańców Warszawy ave., 35-959 Rzeszow, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-4591-4108

Bibliografia

• 1. Antony, M.D., Prakash, A., Jagannatha Guptha, V.L., Sharma, R.S., & Mohan, B. (2012). Influence of cell size on the core shear properties of FRP honeycomb sandwich panels. Materials and Manufacturing Processes, 27, 169-176. https://doi.org/10.1080/10426914.2011.560227
• 2. Arbaoui, J., Schmitt, Y., Pierrot, J.L., & Royer, F.X. (2014). Effect of core thickness and intermediate layers on mechanical properties of polypropylene honeycomb multi-layer sandwich structures. Archives of Metallurgy and Materials, 59, 11-16. https://doi.org/10.2478/amm-2014-0002
• 3. American Society for Testing and Materials. (2010). Standard test method for flatwise tensile strength of sandwich constructions (Standard No. C297/C297M-04). Retrieved from https://doi.org/10.1520/C0297_C0297M-04
• 4. American Society for Testing and Materials. (2012). Standard test method for facing properties of sandwich constructions by long beam flexure (Standard No. D7249/D7249M-06). Retrieved from DOI: https://doi.org/10.1520/D7249_D7249M-06
• 5. American Society for Testing and Materials. (2017). Standard test method for edgewise compressive strength of sandwich construction (Standard No. C364/C364M-07). Retrieved from https://doi.org/10.1520/C0364-99
• 6. Banghai, J., Zhibin, L., & Fangyun, L.(2015). Failure mechanism of sandwich beams subjected to three-point bending. Composite Structures, 133, 739-745. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.07.056
• 7. Boczkowska, A., Kapuściński, J., Lindemann, Z., Witenberg-Perzyk, D., & Wojciechowski, S. (2016). Kompozyty. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• 8. Grabarski, J. (2001). Materiały i kompozyty niemetalowe. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• 9. Greń, K., Szatkowski, P., & Chłopek, J. (2008). Characteristics of failure mechanisms and shear strength of sandwich composites. Composites Theory and Practice, 16(4), 255-259.
• 10. Królicka, A., & Trębacki, K. (2017). Próby wytrzymałościowe kompozytów polimerowych. Autobusy: technika, eksploatacja, systemy transportowe, 18(9), 97-100.
• 11. Lu, C., Zhao, M., Jie, L., Wang, J., Gao, Y., Cui, X., & Ping Chen, P. (2015). Stress distribution on the composite honeycomb sandwich structure suffered from bending load. Procedia Engineering, 99, 405-412. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.12.554
• 12. Mayer, P., & Kaczmar, W. (2008). Właściwości i zastosowania włókien węglowych i szklanych. Tworzywa Sztuczne i Chemia, 6, 52-56 .
• 13. Muc, A., & Nogowczyk, R. (2005). Formy zniszczenia konstrukcji sandwiczowych z okładzinami wykonanymi z kompozytów. Kompozyty, 5(4), 31-35.
• 14. Ochelski, S. (2004). Metody doświadczalne mechaniki kompozytów konstrukcyjnych. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne.
• 15. Rajczyk, M., & Stachecki, B. (2011). Współczesne materiały kompozytowe wybrane kierunki rozwoju technologii. Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym, 8, 202-211.
• 16. Sawal, N., Nazr, A., & Akil, H. (2015). Effect of cell size material on the mechanical properties of honeycomb core structure. International Journal of Science and Research, 4(2), 80-84.
• 17. Woźniak, D., & Kukiełka, L. (2014). Kompozyty w technice w aspektach materiałów nowej generacji. Autobusy: technika, eksploatacja, systemy transportowe, 15(6), 292-296.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).