Dependence of the damage area on impact energy in filament-wound composite tubes

• Autorzy: Bobrowska M. , Barcikowski M.

Identyfikatory

DOI

10.5604/05096669.1226344

Warianty tytułu

PL

Zależność pól uszkodzeń od energii udaru rur kompozytowych wytworzonych metodą nawijania włókna na mokro

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The research presented in this paper sought to characterize the relationship between the extent of delamination and impact energy in filament-wound composite structures. The subjects of the research were five-layered composite tubes that have been designed using the matrix method. This method was used to select three different mosaic patterns with different rest of the winding stroke parameters and number of interlaces. The interlaces are stress concentration locations and affect the strength of the composite. The tubes were manufactured using E-glass fiber roving reinforcement and epoxy resin. The composite filament-wound structures were subjected to a high velocity impact from a 2.0g spherical hardened steel impactor propelled to a velocity of 140 - 170 m/s using a gas gun. Linear dependence of the damage area to the impact energy on filament-wound composite tubes, found in a previous study for polyester-matrix glass fibre-reinforced laminates, could be confirmed for only one material in this study.

PL

Wyniki badań prezentowane w niniejszym artykule stanowią charakterystykę zależności pól uszkodzeń od energii udaru wysokiej prędkości w konstrukcjach kompozytowych wytworzonych metodą nawijania włókna na mokro. Przedmiotem badań było pięć warstwowych rur kompozytowych zaprojektowanych z użyciem metody tablicowej. Metoda ta posłużyła do wyboru trzech wzorów mozaikowych różniących się wartością reszty skoku nawijania oraz liczbą przeplotów, będących miejscami koncentracji naprężeń i znacząco wpływających na wytrzymałość kompozytu. Wzmocnienie kompozytu stanowił rowing szklany ze szkła typu E, materiałem osnowy była natomiast żywica epoksydowa. Udarność kompozytowych konstrukcji nawijanych badano w zakresie dużych prędkości 140 170 m/s z użyciem impaktora w postaci stalowej, ulepszonej cieplnie kulki o masie 2,0 g wystrzeliwanej z działa gazowego. Liniowa zależność pól uszkodzeń od energii udaru dla rur kompozytowych wytworzonych przez nawijanie włókna na mokro we wcześniejszych badaniach potwierdzona dla laminatów poliestrowo-szklanych, została zaobserwowana jedynie dla jednego materiału.

Słowa kluczowe

EN

filament-wound composite structures; impact damage; ballistic impact; filament winding

PL

kompozytowe konstrukcje nawijane; uszkodzenia udarowe; udar balistyczny; metoda nawijania

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 4 (245)
• Strony: 7--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bobrowska M.

• 'Center for Composite Technologies, Institute of Aviation, Al. Krakowska 110/114,02-256 Warsaw, Poland

autor

Barcikowski M.

• Department of Mechanics, Materials Science and Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Wroclaw University of Technology, ul. M. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wroclaw, Poland

Bibliografia

• [1] Królikowski W., 2012, Polimerowe kompozyty konstrukcyjne. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• [2] Nowosielska K., Kowalczyk P., 2008, Wykrywanie, lokalizacja i identyfikacja uszkodzeń w wysokowytrzymałych konstrukcjach kompozytowych. Prace Instytutu Lotnictwa, pp. 83-111.
• [3] Błażejewski W, 2013, Kompozytowe zbiorniki wysokociśnieniowe wzmocnione włóknami według wzorów mozaikowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• [4] Barcikowski M., 2012, Wpływ materiałów i struktury laminatów poliestrowo-szklanych na ich odporność na udar balistyczny, Praca doktorska ZUT, Szczecin.
• [5] Cantwell W. J. and Morton J., 1991, "The impact resistance of composite materials - a review". Composites, 22(5), pp. 347-362.
• [6] Abrate S., 1998, Impact on composite structures, Cambridge University Press, New York, ISBN 0-521-47389-6 (he).
• [7] Naik N. K. and Shrirao P., 2004," Composite structures under ballistic impact". Composite Structures, 66, pp. 579-590
• [8] Matemilola S. A. and Stronge W. J., 1997, Low-Speed Impact Damage in Filament-Wound CFRP Composite Pressure Vessels, J. Pressure Vessel Technol, 119(4), pp. 435-443.
• [9] Alderson K. L. and Evans K. E., 1992, "Low velocity transverse impact of filament-wound pipes: Part 1. Damage due to static and impact loads". Composite Structures, Volume 20, Issue l, pp. 37-45.
• [10] Barcikowski M. i Semczyszyn B., 2011, "Impact damage in polyester-matrix glass fibre-reinforced composites". Part I, Impact damage extent. Kompozyty, 11(3), pp. 230-234.
• [11] Błażejewski W., 1999, „Wpływ struktury nawijania włókna na wytrzymałość elementów walcowych wykonanych z kompozytu epoksydowo-szklanego". Praca doktorska PWr, Wrocław.
• [12] Minak G., Abrate S., Ghelli D., Panciroli R. and Zucchelli A., 2010, "Residual torsional strength after impact of CFRP tubes", Composites: Part B 41, pp. 637-645.