Udarowe pękanie hybrydowych kompozytów epoksydowych zbrojonych włóknami szklanymi, węglowymi i aramidowymi

• Autorzy: Imielińska K. , Wojtyra R.

Warianty tytułu

EN

Impact damage in hybrid epoxy composites reinforced with glass, carbon and aramid fibress

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przeanalizowano obrazy zniszczeń w laminatach hybrydowych węglowo-szklanych i węglowo-szklano-aramidowych wywołanych spadającym ciężarem, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak energia uderzenia, grubość laminatu, postać zbrojenia hybrydowego. Przeanalizowano też wpływ obrazu zniszczeń na własność najbardziej wrażliwą na wewnętrzne zniszczenia laminatu - poudarową wytrzymałość na ściskanie. Spośród badanych laminatów hybrydowych o grubości ok. 3 mm najkorzystniejsze pod względem obrazu zniszczeń i znormalizowanej, poudarowej wytrzymałości na ściskanie okazały się laminaty zbrojone włóknami węglowym i szklanym o kolejności ułożenia warstw C/E/C/CE/C. W przypadku grubszych laminatów (4/5,5 mm) najmniej uszkodzeń wykazał laminat węglowo-aramidowo-szklany. Porównano uzyskane obrazy zniszczeń z rezutatami otrzymanymi dla laminatów zbrojonych hybrydową tkaniną aramidowo-węglową. Laminaty te wykazały jednak najwyższy spadek wytrzymałości na ściskanie, pomimo niewielkich zniszczeń wewnętrznych.

EN

Low energy impact damage in hybrid epoxy laminates reinforced with woven fabrics of carbon and glass as well as carbon, glass and aramid has been studied, depending on impact energy, laminate thickness, type and stacking sequence of reinforcement. The effect of internal damage on residual compression strength after impact has been analysed. The best performance in terms of constrained impact damage area and compression strength after impact for thin laminates (t=3 mm) has been observed for hybrid carbon-glass laminate with stacking sequence C/E/C/C/E/C. Among the thick laminates (t=4/5,5 mm) the most constrained damage has been found for carbon-glass-aramid laminate. The results have been compared with impact damage images obtained for carbon-aramid fabric reinforced laminate, that exhibited the smallest area of impact damage, however the highest reduction of compression strength.

Słowa kluczowe

PL

pękanie udarowe; hybrydowe kompozyty epoksydowe; laminaty hybrydowe; wewnętrzne zniszczenia; poudarowa wytrzymałość na ściskanie; kompozyty zbrojone włóknami szklanymi; kompozyty zbrojone włóknami węglowymi; kompozyty zbrojone włóknami aramidowymi

EN

impact damage; hybrid epoxy composites; hybrid epoxy laminates; internal damage; residual compression strength after impact; composites reinforced with glass; composites reinforced with carbon; composites reinforced with aramid fibres

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2003
• Tom: R. XXIV, nr 3
• Strony: 127--134
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Imielińska K.

• Politechnika Gdańska

autor

Wojtyra R.

• Politechnika Gdańska

Bibliografia

• 1. Smith CS.: Design ofmarinestructtiresin composite materials, Elsevier, 1990
• 2. Wojtyra R., Imielińska K.: Effects of enyironment on the mechanical properties of GFRP laminates for marine applications, [Materiały] Int. Conf. EDEM 99 19-23 Sept. 1999, Jurata
• 3. Papanicolaou G. C. and Stayropoulos Ch. D.: New approach for residual compressi ve strength prediction of impacted CFRP laminates, Composites, 26, 6 1995 s. 1-7
• 4. Hull D.: An Introduction to Composite Materials, Cambridge University Press 1992
• 5. Chawla K. K.: Composite Materials, Science and Engineering, Springer-Verlag 1987
• 6. Mattews F. L., Rawlings R. D.: Composite Materials, Engineering and Science, Chapman & Hall, 1994
• 7. Schoeppner and Abrate S.: Delamination threshold loads for Iow velocity impact on composite materials, Composites, 31,9, 2000
• 8. Cantwell W. J. and Morton J.: The impact resistance of composite materials - a review, Composites, 22 5 (1991) 347-362
• 9. Richardson M. O. W. and Wisheart M. J.: Review of Iow velocity impact properties of composite materials, Composites, 27A (1996) 1123
• 10. Imielińska K., Wojtyra R., Castaings M.: Impact resistance and damage tolerance of hybrid: carbon, glass, Kevlar/epoxy laminates, XVIth Physical Metallurgy and Materials Science Conference on Adyanced Materials & Technologies. AMT'2001. Gdańsk-Jurata, Poland, 16-20 September 2001
• 11. Abrate S.: Impact on laminated composite materials, Applied Mechanic Review 44 4 (1991) 155-190
• 12. Davies G. A. and Hitchings D. and Zhou G.: Impact damage and residual strength of woven fabric glass/polyester laminates, Composites 27A (1996) 1147-1156
• 13. Yasunobu Hirai, Hiroyuki Hamada & Jang-Kyo Kim: Impact response of woyen glass-fabric composites - 1. Effect of fibre surface treatment Composites Science and Technology 58 (1998), 91-104
• 14. Belzowski A., Rechul Z., Stasieńko J.: Uszkodzenia udarowe w laminacie wzmocnionym tkaniną szklaną. Kompozyty (Composites), 2, No 5, 2002. 394-398
• 15. Imielińska K., Castaings M., Haras J., Le Clezio E., Hosten B.: Impact damage development in carbon reinforced composites by means of air-coupoupled ultrasonic C-scans and X radiography. Proc. 9th Int. Scientific Conference AMME, 2000, Gliwice-Sopot-Gdańsk, 11-14 Oct. 2000
• 16. Castaings M., Hosten B.: Ultrasonics 36 1-5 (1998) 361
• 17. Imielińska K., Wojtyra R.: Wpływ modyfikacji osnowy epoksydowej mikrokulkami szklanymi na poudarową wytrzymałość laminatów epoksydowych zbrojonych włóknami szklanymi. Inżynieria Materiałowa 2 (2001) 102-107
• 18. Strait L. H., Karasek M. L. and Amateau M. F.: Effect of stacking sequence on the impact resistance of carbon fibre reinforced thermoplastic toughened epoxy laminates, Journal of Composite Materials, 26 12 (1992) 1725-1740
• 19. Imielińska K., Wojtyra R.: Wpływ rodzaju zbrojenia i kolejności ułożenia warstw na tolerancję zniszczeń wywołanych udarami o małej prędkości laminatów epoksydowych zbrojonych włóknem węglowym, szklanym, kevlarowym i hybrydowych. Kompozyty (Composites), 2, No. 5, 2002, 364-368
• 20. Cantwell W. J., Curtis O. T. and Morton J.: An assessment of the impact performance of CFRP reinforced with high strain carbon fibre, Composites Science and Technology 25 (1986) 133-148.