Examination of the influence of cross-impact load on bend strength properties of composite materials, used in aviation

• Autorzy: Komorek A. , Przybyłek P.

Warianty tytułu

PL

Badanie wpływu poprzecznych obciążeń udarowych na właściwości wytrzymałościowe materiałów kompozytowych stosowanych w lotnictwie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Fibre reinforced composites are often used in airplane structures because of their specific strength. One type of the materials are layered composites (laminates) applied inter alia in aircraft's covering production. Laminate is susceptible to damage resulting from impacts, the effect of which is usually invisible during macroscopic observation. The article presents results of a preliminary examination of layered composites obtained from an airplane element loaded impactly with low energy. During testing, pieces were loaded with 2.5; 5 and 10 J energy and then they were put on bend tests. The material bending strength after a shock load with 2.5 and 5 J energy remains almost unaltered, but for 10 J energy, it decreases by more than 30% in comparison to undamaged material. As a result of the examination, it was ascertained that in all cases the exact location of the damage could be difficult to find, which is a significant maintenance problem.

PL

Kompozyty włókniste ze względu na bardzo wysoką wytrzymałość właściwą są często stosowane w konstrukcjach lotniczych. Jedną z odmian tych materiałów są kompozyty warstwowe (laminaty), z których wykonuje się m.in. elementy pokryć statków powietrznych. Laminat jest materiałem wrażliwym na działanie porzecznych obciążeń udarowych, często występujących podczas eksploatacji samolotów i śmigłowców. Praca prezentuje wyniki wstępnych badań kompozytów warstwowych pobranych z rzeczywistego elementu lotniczego, poddanych niskoenergetycznym obciążeniom udarowym. Podczas eksperymentu, próbki obciążano energiami o wartościach 2,5; 5 i 10 J, a następnie poddawano próbom zginania. Wytrzymałość materiału po obciążeniu udarowym z energiami 2,5 i 5 J pozostaje niemal niezmieniona, natomiast dla energii 10 J spada o ponad 30% w stosunku do materiału nieuszkodzonego. W wyniku badań stwierdzono również, że w każdym z przypadków mogą wystąpić trudności z lokalizacją uszkodzenia, co stanowi istotny problem eksploatacyjny.

Słowa kluczowe

EN

composite; laminate; shock load; delamination; airplane

PL

kompozyt; laminat; obciążenie udarowe; delaminacja; statek powietrzny

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 14, No. 4
• Strony: 265--269
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Komorek A.

autor

Przybyłek P.

• Polish Air Force Academy ul. Dywizjonu 303 nr 12 08-521 Dęblin, Poland,

Bibliografia

• 1. Abrate S. Impact on laminated composite materials. Applied Mechanics Reviews 1991; 44: 155-190.
• 2. Bełzowski A, Rechul Z, Stasieńko J. Uszkodzenia udarowe w laminacie wzmocnionym tkaniną szklaną. Kompozyty 2002; 5: 394-399.
• 3. Holloway L. Current development in materials technology and engineering-pultrusion. RAPRA reviews No 3 1989; 2(3).
• 4. Hou J P, Jerominidis G. Bending stiffness of composite plates with delamination. Elsevier. Composites: Part A 2000; 31: 121-132.
• 5. Kang T J, Kim C. Energy-absorption mechanisms in Kevlar multiaxial warp-knit fabric composites under impact loading. Composite Science and Technology 2000; 60: 773-784.
• 6. Liu D, Malvern L E. Matrix cracking in impacted glass/epoxy plates. Journal of Composite Materials 1987; 21: 594-609.
• 7. Mayer R W. Handbook of Pultrusion Technology. London: Chapman and Hall, 1985.
• 8. Mouritz A P, Gallagher J, Goodwin A A. Flexural strength and interlaminar shear strength of stitched GRP laminates following repeated impacts. Composite Science and Technology 1997; 57: 509-522.
• 9. Naik N K, Shrirao P, Reddy B C K. Ballistic impact behaviour of woven fabric composites: Formulation. International Journal of Impact Engineering 2006; 32(9): 1521-1552.
• 10. Ochelski S. Metody doświadczalne mechaniki kompozytów konstrukcyjnych. Warszawa: WNT, 2004.
• 11. Richardson M O W, Wisheart M J. Review of low-velocity impact properties of composite material. Elsevier Composites part A 27A 1996;27: 1123-1131.
• 12. Schrauwen B, Peijs T. Influence of Matrix Ductility and Fibre Architecture on the Repeated Impact Response of Glass-Fibre-Reinforced Laminated Composites. Applied Composite Materials 2002; 9: 331-352.
• 13. Shim V P W, Yang L M. Characterization of the residual mechanical properties of woven fabric reinforced composites after low-velocity impact. International Journal of Mechanical Sciences 2005; 47: 647-665.
• 14. Shivakumar K N, Elber W, Illg W. Prediction of low-velocity impact damage in thin circular laminates. AIAA J. 1985; 23(3): 442-449.
• 15. da Silva Jr J E L, Paciornik S, d’Almeida J R M. Determination of the post-ballistic impact mechanical behaviour of a 45 glass-fabric composite. Polymer Testing 2004; 23: 599-604.
• 16. da Silva Jr J E L, Paciornik S, d’Almeida J R M. Evaluation of the effect of the ballistic damaged area on the residual impact strength and tensile stiffness of glass-fabric composite materials. Composite Structures 2004; 64: 123-127.
• 17. Sjoblom P O, Hartness J T, Cordell T M. On low-velocity impact testing of composite materials. Journal of Composites Materials 1988; 22: 30-52.
• 18. Zhang Z Y, Richardson M O W. Low velocity impact induced damage evaluation and its effect on the residual flexural properties of pultruded GRP composites. Composite Structures 2007; 81: 195-201.