Badania kompozytu węglowo-epoksydowego o strukturze typu UD

• Autorzy: Rodzewicz M. , Jaśkowski P. , Boczkowska A. , Kurzydłowski K. J.

Warianty tytułu

EN

Investigation into mechanical properties of unidirectional carbon fiber reinforced plastics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy badań kompozytu węglowo-epoksydowego (CFRP) o strukturze typu UD (Unidirectional) zbrojonego jednokierunkowo rowingiem. W konstrukcjach lotniczych struktura taka występuje w najbardziej obciążonych elementach, jakimi są pasy dźwigarów skrzydeł. Obciążeniem wymiarującym przekrój pasów jest tu ściskanie. Dla konstruktora bardzo istotna jest informacja odnośnie do wytrzymałości na ściskanie przy różnych stopniach zbrojenia zależnie od temperatury. Dotyczy to temperatury pokojowej oraz temperatury 54°C, tak jak tego wymagają przepisy techniczne budowy szybowców JAR-22. Jest to główny wątek badawczy niniejszej pracy. Określono bezwzględne wartości wytrzymałości i modułu sprężystości kompozytu podczas zginania, jak też wartości wytrzymałości odniesione do gęstości (wytrzymałość właściwa) oraz do liczby pasm rowingu w przekroju próbki (siła niszcząca na jedno pasmo rowingu). Dodatkowym wątkiem badawczym jest wpływ sposobu przygotowania próbek na wyniki badań wytrzymałościowych. W niniejszej pracy dotyczy on wpływu zmian długości (smukłości) próbek na wyniki testów wytrzymałości na ściskanie badanych kompozytów. Jest sprawą oczywistą, że stosowana metodyka badań musi zapewniać małą wrażliwość wyniku testu na odchyłki długości próbek, wynikające np. z niedokładności wykonawczych. Osiągnięty rezultat potwierdza, że przyjęta metoda przygotowania próbek jest właściwa i daje mały rozrzut wyników.

EN

The subject of the paper concerns the investigations into mechanical properties of the CFRP composite (Carbon Fiber Reinforced Plastics) of the UD-structure. Such a composite structure exists in the most loaded elements of the aircrafts, especially in the wing spar cups. It is very important for the constructor to know the relationships between the compression strength and the fibers volume fraction, obtained at the room temperature (RT) and also at the 54°C, as it is stated in the Join Airworthiness Requirements JAR-22 Gliders and Motor Gliders. It is the main subject of the presented paper. It contains such results as absolute values of compression strength (Fig. 7) and bending modulus (Fig. 10) and also the values related to the density of composite (i.e. specific compression strength - Fig. 8) or the values related to the number of roving strands in the cross-section of the specimen (i.e. fracture force for single roving strand - Fig. 9). The influence of the specimens preparation on the results of the compression strength tests is the additional subject of the work. Recently it concerns the problem of the specimens length influence on the strength tests results. It is quite obvious that the method of strength test should ensure insensitivity of the test result to the specimen length deviation (caused for example by technological process errors). The result obtained confirms, that applied method of specimen preparation is correct and ensures small deviation of the strength tests results. Apart of the strength test - another investigation was directed into microscopy analysis of the composite structure (Figs 12 and 13) using light and SEM microscope as well.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; kompozyt węglowo-epoksydowy; wytrzymałość; struktura; właściwości

EN

composite; structure; carbon-epoxy composite; mechanical properties; properties

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 4, nr 12
• Strony: 414--420
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rodzewicz M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa

autor

Jaśkowski P.

• Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa

autor

Boczkowska A.

• Politechnika Warszawska, Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa

autor

Kurzydłowski K. J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej, ul. Wołoska 141, 02-507 Warszawa

Bibliografia

• [1] Hermannspann F., Aerodydnamic Efficiency of Gliding Vehicles, XXII OSTIV Congress, Uvalde, Texas 1991.
• [2] Wspólne Przepisy Lotnicze (Joint Airworthiness Requirements) JAR-22 Szybowce i motoszybowce.
• [3] Jaśkowski P., Rodzewicz M., Boczkowska A., Kurzydłowski K.J., Otrzymywanie, struktura i właściwości wytrzymałościowe włóknistych kompozytów węgłowo-epoksydowych z przeznaczeniem do konstrukcji lotniczych, Kompozyty (Composites) 2003, 3, 7, 198.
• [4] MGS GmbH Katalog.
• [5] Krośnieńskie Huty Szkła KROSNO S.A. Zakład Włókna Szklanego - Katalog Włókna Szklane.
• [6] Patent Polska 106233 Sposób badania wytrzymałości materiałów, zwłaszcza tworzyw sztucznych na ściskanie.
• [7] Boczkowska A., Kapuściński J., Lindemann R., Witemberg- -Perzyk D., Wojciechowski S., Kompozyty, Wyd. II zmienione, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2003.
• [8] The Composite Materials Handbook MIL 17, vol. 3, ASTM International 2002.
• [9] Ochełski S., Metody doświadczalne mechaniki kompozytów konstrukcyjnych, WNT, Warszawa 2004.
• [10] Kiełkiewicz R., Nowe materiały - Plejada 2, Kompozyty, Instytut Lotnictwa, Warszawa 1983.