Wpływ klimatyzowania na wytrzymałość kompozytu węglowego na naciski

• Autorzy: Karny M.

Identyfikatory

DOI

10.5604/05096669.1222763

Warianty tytułu

EN

The influence of hygrothermal conditioning on bearing strength of carbon-fiber/epoxy laminate

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszym artykule zbadano wytrzymałość na naciski quasi-izotropowego laminatu włókno węglowe - żywica epoksydowa. Badania prowadzono według dwóch metod: A - z dwustronnym ścinaniem sworznia i B - z jednostronnym ścinaniem sworznia, zgodnie z normą ASTM D5961. W celu zbadania wpływu klimatyzowania na wytrzymałość na naciski laminatu, przeprowadzono testy próbek w temperaturze pokojowej oraz w 80°C, dla próbek klimatyzowanych przez 16 tygodni w środowisku 85% RH i 71°C. Badania wykazały, iż absorpcja wilgoci wpływa w sposób negatywny na wytrzymałość laminatu na naciski - w badaniach metodą A odnotowano spadek wytrzymałości o 32%, a przypadku metody B - o 13%. Za mniejszy spadek w przypadku metody B odpowiada obecność naprężenia ściskającego, wprowadzanego przez sworzeń dokręcony z momentem 2,8 Nm. Na podstawie obserwacji mikroskopowych w świetle widzialnym oraz UV (z zastosowaniem penetrantu) określono mechanizmy zniszczenia i sposoby pękania poszczególnych typów próbek.

EN

The bearing strength of quasi-isotrpoic carbon fiber/epoxy laminate was tested by means of ASTM D5961 standard. Two configurations were tested: procedure A, for double-lap shear joint and procedure B, for single-lap shear joint. The effect of environmental conditioning was measured by testing coupons in 80°C, after conditioning for 16 weeks in 71°C/85 % humidity environment. Moisture absorption showed negative effect on laminate bearing strenght - 32% drop in strength was observed for procedure A, where in procedure B, strength decreased by 13 %. Lower amount of strength loss in case of procedure B was caused by transverse compressive force, induced by fastener torquing with 2,8 Nm torque. Microscopic observations, carried in both visible and UV light with use of fluorescent penetrant, allowed for failure mechanisms assessment and description.

Słowa kluczowe

PL

kompozyty; wytrzymłość na naciski; klimatyzowanie; podwyższona temperatura

EN

composites; bearing strength; conditioning; elevated temperature

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2016
• Tom: Nr 3 (244)
• Strony: 109--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., schem., wykr., wzory

Twórcy

autor

Karny M.

• Centrum Technologii Kompozytowych, Instytut Lotnictwa, Al. Krakowska 110/114, 02-256 Warszawa

Bibliografia

• [1] Tserpes K. I. et al, 2002, "Strength prediction of bolted joints in graphite/epoxy composite laminates". Composites: Part B, 33, pp. 521-529.
• [2] Thoppul S. D. et al, "Mechanics of mechanically fastened joints in polymer-matrix composite structures - A review", Composites Science and Technology, 69,2009, pp. 301-329.
• [3] Wiśniowski W., 2010, "Effect of changes in some design parameters on the dynamic properties of aircraft", Journal of KONES, Vol. 17, pp. 479-483.
• [4] Iwaniuk A., Wiśniowski W. and Zohak J., 2015, "Multi-disciplinary optimisation approach for a light turboprop aircraft - engine integration and improvement". Aircraft Engineering and Aerospace Technology: An International Journal, Vol. 88/2 (2016), pp. 348-355.
• [5] Collings T. A., 1975, "The Strength of Bolted Joints in Multi-Directional CFRP Laminates", Areonautical Research Council Current Papers, No. 1380.
• [6] Aktas A., 2005, "Bearing strength of carbon epoxy laminates under static and dynamic loading". Composite Structures, 67, pp. 485-489.
• [7] McCarthy M. A. et al, 2002, "Bolt-hole clearance effects and strength criteria in single-bolt, single-lap, composite bolted joints", Composites Science and Technology, 62,2002, pp. 1415-1431.
• [8] Standard Test Method for Bearing Response of Polymer Matrix Composite Laminates, ASTM D5961/D5961M-13
• [9] Xiao Y., and Ishikawa T, 2005, "Bearing strength and failure behavior of bolted composite joints (part I: Experimental investigation). Composites Science and Technology, 65, pp. 1022- 1031.
• [10] Crosky A. et al., 2006, "Improvement of bearing strength of laminated composites", Composite Structures, 76, pp. 260-271.
• [11] Chen H-S., The static and fatigue strength of bolted joints in composites with hygrothermal cycling. Composite Structures, 52,2001, pp. 295-306.
• [12] Johnson W. S. and Counts W. A., "Temperature and aging effects on ultimate bearing strength and fatigue of polymeric composite joint", niepublikowany.
• [13] Gerharz J. J., and Huth H., 1987, "Effect of environment and improvement measures on static and fatigue strength of bolted cfrp-joints, AGARD Conference Proceedings, No. 427.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę