Influence of loading course on failure stress of glass fabric reinforced polycarbonate composite

• Autorzy: Witemberg-Perzyk D. , Boczkowska A. , Pakieła Z.

Warianty tytułu

PL

Wpływ przebiegu obciążania na naprężenie niszczące kompozytu o osnowie poliwęglanowej wzmacnianego tkaniną szklaną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Tensile strength of woven glass reinforced composites with polycarbonate matrix was investigated. Several types of loading programs were examined: monotonic with different strain rates, monotonic with preceding loading up to different values of the stress and subsequent unloading, creep at several constant load levels preceded by fast monotonic loading. Additionally, the composite matrix structural changes at the composite failure were monitored through measurements of the degree of whiteness (fogging) occurring in the matrix material. The experimental results have pointed out the basic types of the course of loading or deformation in which the history effect on failure stress is significant for the examined material. It was found that unloading, i.e. stress relief, has no remarkable influence. Significantly lower failure stresses were obtained for the loading programs which included creep at constant load, compared to all other cases, which revealed similar failure stress values. In particular, the change of strain rate, within the limits of two orders of magnitude in simple monotonic loading tests, had practically no influence on failure stress. The degree of whiteness of the matrix in creep tests was significantly higher compared to both fast and low rate monotonic loading tests, however no regularity was observed for the tests which included unloading. It is concluded that the phenomena associated with matrix damage may significantly influence the strength of the investigated composite. A further research, aimed at explanation of the creep effect on the composite failure stress, is necessary.

PL

Przedmiotem badań była wytrzymałość na rozciąganie kompozytu o osnowie z poliwęglanu wzmacnianego tkaniną z włókien szklanych. Zbadano szereg typów programów obciążania: monofoniczne z różnymi prędkościami odkształcenia, monotoniczne ze wstępnym obciążeniem do różnych wartości i odciążeniem, pełzanie przy różnych poziomach stałego obciążenia poprzedzone szybkim obciążeniem. Dodatkowo śledzono zmiany strukturalne w osnowie poprzez pomiary stopnia zbielenia (zmętnienia). Wyniki doświadczalne wskazały podstawowe typy przebiegów obciążania lub odkształcania, przy których wpływ historii na naprężenie niszczące jest dla badanego materiału znaczący. Stwierdzono, że odciążanie nie ma zauważalnego wpływu na naprężenie niszczące. Znacząco niższe wartości otrzymano natomiast dla tych programów obciążania, które obejmowały pełzanie przy stałym obciążeniu, w porównaniu do wszystkich innych przypadków, dla których uzyskiwano zbliżone wartości naprężeń niszczących. W szczególności zmiana prędkości odkształcania w granicach dwóch rzędów wielkości praktycznie nie miała wpływu na wartość naprężenia niszczącego. Stopień zbielenia osnowy w próbach pełzania był znacząco wyższy w porównaniu do prób, w których stosowano obciążania monotoniczne, zarówno z małą, jak i dużą prędkością odkształcania, jednakże nie zaobserwowano prawidłowości dla prób obejmujących odciążanie. Można sądzić, że zjawiska związane ze zniszczeniem osnowy mogą istotnie wpływać na wytrzymałość badanego kompozytu. Stwierdzono, że niezbędne są dalsze badania w celu wyjaśnienia wpływu pełzania na naprężenie niszczące kompozytu.

Słowa kluczowe

EN

glass fabric; polycarbonate matrix; composite; failure stress; loading program

PL

kompozyt; tkanina szklana; poliwęglan; naprężenie niszczące; program obciążania

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 5, nr 1
• Strony: 51--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Witemberg-Perzyk D.

• Warsaw University of Technology, Institute of Mechanics and Design, Narbutta 85, 02-524 Warsaw, Poland

autor

Boczkowska A.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

autor

Pakieła Z.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Jayaraman R., Fracture criteria to predict creep rupture of polymers and polymer composites, TRIP (Elsevier) 1997, 5, 116-122.
• [2] Cardon A.H., Qin Y., Van Vossole C., Bouquet P., Prediction of the residual structural integrity of a polymer matrix composite construction element, Mech. Time-Depend. Mater. 2000, 4, 155-167.
• [3] Bocchieri R.T., Schapery R.A., Experimental methods for characterizing the time-dependent behavior of fiber composites with growing damage, Proc. Offshore Technol. Conf., Huston, USA 2000, 3, 355-364.
• [4] Raghavan J., Meschii M., Creep rupture of polymer composites, Composites Sci. Technol. 1997, 57, 375-388.
• [5] Moore R.H., Dillard D.A., Time-dependent matrix cracking in cross-ply laminates, Compos. Sci. Technol. 1990, 39, 1-12.
• [6] Miyano Y., Nakada M., Muki R., Applicability of fatigue life-prediction method to polymer composites, Mechanics of Time-Dependent Materials 1999, 3, 141-157.
• [7] Witemberg-Perzyk D., Wytrzymałość czasowa polimerów termoplastycznych przy obciążeniach przemiennych, Mat. X Seminarium Tworzywa sztuczne w budowie maszyn, Kraków 2003, 417-420.
• [8] Mariatti M., Nasir M., Ismail H., Effect of sample cutting direction on mechanical properties of woven thermoplastic prepreg, Polymer Testing 2000, 19, 617-624.
• [9] Leach D.C., Continuous fiber reinforced thermoplastic composites, (in:) I.K. Partridge (ed.), Advanced composites, Elsevier, London 1989, 43-111.
• [10] Osada T., Nakai A., Hamada H., Initial fracture behavior of satin woven fabric composites, Composites Structures 2003, 61, 333-339.