Analysis of discontinuities effect in relation to attenuation level in glass fibre reinforced polymer composites

• Autorzy: Bieniaś J. , Ostapiuk M. , Surowska B. , Beer K.

Warianty tytułu

PL

Analiza wpływu nieciągłości w odniesieniu do poziomu tłumienia w kompozytach polimerowych wzmacnianych włóknem szklanym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In recent years, composite structures have become very popular for different applications, predominantly in the aerospace industry. Their mechanical properties provide very useful materials in aviation as a primary structure. It is well known that glass/epoxy polymer composite is characterised by its lightweight and corrosion resistance in comparison to traditional materials. The main aim is to guarantee durability and safety during the manufacturing process in the case of the possible appearance of structural defects. Porosity and delamination detection is a very important factor in solving the problem of quality. One of the basic non-destructive testing methods of detecting discontinuities in structures used in aviation is ultrasonic inspection with C-scan images. Their objective is to analyse the composite structures particularly for quality inspection in aviation. This paper presents research about the relationship between the attenuation level of an NDT technique (C-scan) and void content in glass/epoxy composites. An analysis of the microstructure and characteristics of discontinuities are presented and discussed. The observations have given the results of three distinguished types of microstructures depending on the attenuation level in ultrasonic testing. The level of void content for this specific type of composite was determined from 2% to 5% and this can be classified as a medium quality composite structure. A linear dependence was found between the attenuation level in ultrasonic inspection and the percentage of voids content in a glass fiber reinforced polymer composite. The correlation between ultrasonic inspection and the analysis of microstructure is a useful method in composite structures engineering.

PL

Struktury kompozytowe w ostatnich latach stanowią bardzo popularne rozwiązania w odniesieniu do różnych zastosowań, w szczególności w lotnictwie. Dobre właściwości mechaniczne predysponują te materiały na odpowiedzialne części struktur. Kompozyty polimerowe wzmacniane włóknem szklanym charakteryzują się niską gęstością i odpornością korozyjną w porównaniu do tradycyjnych materiałów. Głównym zadaniem podczas ich wytwarzania jest zagwarantowanie trwałości i bezpieczeństwa w procesie produkcji ze względu na możliwość wystąpienia defektów w strukturze. Wykrywanie porowatości i delaminacji stanowi istotny czynnik w rozwiązywaniu problemu jakości. Defektoskopia ultradźwiękowa jest jedną z podstawowych metod nieniszczących do wykrywania nieciągłości, szczególnie w strukturach stosowanych w lotnictwie. W artykule przedstawiono badania wpływu poziomu nieciągłości na poziom tłumienia metodą obrazowania C-scan w kompozytach polimerowych wzmacnianych włóknem szklanym. Zaprezentowano analizę mikrostruktury oraz charakterystykę nieciągłości. Wyróżnione zostały trzy typy mikrostruktury w zależności od poziomu tłumienia. Poziom porowatości dla badanej struktury kompozytowej został określony w zakresie od 2% do 5%, klasyfikując tę strukturę jako średniej jakości. Wykazano liniową zależność pomiędzy poziomem porowatości a procentowym udziałem porowatości w kompozycie polimerowym wzmacnianym włóknem szklanym. Korelacja pomiędzy badaniami ultradźwiękowymi i analizą mikrostruktury stanowi pomocną metodę w inżynierii struktur kompozytowych.

Słowa kluczowe

EN

glass-epoxy composites; microstructure; voids; ultrasonic inspection

PL

polimerowe materiały kompozytowe wzmacniane włóknami szklanymi; mikrostruktura; porowatość; badania ultradźwiękowe

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 11, nr 1
• Strony: 70--74
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bieniaś J.

autor

Ostapiuk M.

autor

Surowska B.

autor

Beer K.

• Lublin University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Depratment of Materials engineering, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland,

Bibliografia

• [1] Ciliberto A., Cavaccini G., Salvetti O., Chimenti M., Azzarelli, L., Bison P.G., Marinetti S., Freda A., Grinzato E., Porosity detection in composite aeronautical structures, Infrared Physics and Technology 2002, 43, 139-143.
• [2] Yashiro S., Takatsubo J., Toyama N., An NDT technique for composite structures using visualized Lamb-wave propagation, Composites Science and Technology 2007, 67, 3202-3208.
• [3] Costa M. L., Franscino M. de Almeida S., Rezende M. C., The influence of porosity on the interlaminar shear strength of carbon/epoxy and carbon bismaleimide fabric laminates, Composites Science and Technology 2001, 61, 2105.
• [4] Lopes C. S., Remmers J. J .C., Gürdal Z., Influence of porosity on the interlaminar shear strength of fibre-metal laminates, Key Engineering Materials 2008, 383, 33-52.
• [5] Chambers A. R., Earl J. S., Squires C. A., Suhot M. A., The effect of voids on the flexural fatigue performance of unidirectional carbon fibre composites developed for wind turbine applications, International Journal of Fatigue 2006, 28, 1390-1395.
• [6] Joeng H., Hsu D. K., Experimental analysis of porosity induced ultrasonic attenuation and velocity change in carbon composites, Ultrasonics 1995, 33, 3, 200-202.
• [7] Staffan T., Void formation and transport in manufacturing of polymer composites, Maskinteknik/Stomningslara, Available from: www.epubl.luth.se/avslutade/0348-8373/184.
• [8] Bowles K. J., Frimpong S., Void effects on the interlaminar shear of unidirectional graphite reinforced composites, Journal of Composite Materials 1992, 26.
• [9] Purslow D., On the optical assessment of the void content in composite materials, Composites 1984, 15(3), 207-210.
• [10] Bełzowski A., Stasieńko J., Ziółkowski B., Kamińska A., Niektóre kryteria akceptacji defektów w kompozytach na przykładzie laminatu ciętego strumieniem wody, Kompozyty (Composites) 2004, 4, 12, 390.
• [11] Liu L., Zhang B. M., Wang D. F., Wu Z. J., Effects of cure cycles on void content and mechanical properties of composite laminates, Composite Structures 2006, 73, 303-309.