Influence of reinforcement phase form on bending strenght of polymer composites

• Autorzy: Pijanowski M. , Głowacki B. , Grabian J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ postaci fazy zbrojącej na wytrzymałość na zginanie kompozytów polimerowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Composites belong those materials that are systematically developed due to the rapid technological advancements observed in recent years. These materials are successfully used in various fields just because it is possible to obtain the desired properties through adequate selection of the reinforcement and matrix, the components of a new material. It is important, however, that the distribution of the reinforcement phase be as uniform as possible, particularly in laminates, where reinforcement layers undergo saturation. If this requirement is satisfied, the composite has good quality, especially when high material strength is the desired property. In this study, two kinds of laminate composites that differ in their reinforcement type are compared. In both cases, the reinforcement was composed of glass fiber (a mat, made of roving, cut into short pieces, chaotically placed in a plane; and a woven fabric, made of long roving, produced by interweaving bundles of fiber glass at a right angle in the plane). The matrix was epoxy resin (Epidian 5 with Z1 hardener). A series of samples was prepared, that differed in the number of reinforcement layers (3, 6, 9, 12). They were tested for bending according to the PN-EN ISO 178 standard: 'Synthetic materials: determination of properties in bending tests', using a testing machine H10K-T. The test results lead to a conclusion that the best bending properties are obtained for laminates with reinforcement arranged in the form of a fabric, which is due to the advantageous distribution of stresses on the long fibres of the reinforcement. Bending strength also depends on the number of reinforcement layers. In this respect, both types of material (mat, fabric) with nine layers yield the best results. The calculated values will be utilized in further research for the creation of a mathematical model describing the strength of tested laminates depending on the number of layers and type of reinforcement phase.

PL

Materiały kompozytowe należą do grupy materiałów, których technologia rozwija się w ostatnich latach bardzo szybko. Materiały te swój sukces zawdzięczają możliwości uzyskania korzystnych właściwości przez umiejętne dobranie wzmocnienia i osnowy stanowiące komponenty nowego, innego materiału. Ważne jest jednak, aby rozkład fazy wzmocnienia (szczególnie w przypadku kompozytów warstwowych wytwarzanych przez nasycanie) był możliwie równomierny. Zapewnia to dobrą jakość kompozytu i jest bardzo ważnym elementem z punktu widzenia wytrzymałości materiału. W pracy porównano dwa rodzaje kompozytów w formie laminatów różniące się typem fazy wzmocnienia. Wzmocnienie stanowiło w obu przypadkach włókno szklane (w pierwszym przypadku: maty wykonanej z rovingu ciętego na krótkie odcinki, które były rozłożone w sposób chaotyczny w płaszczyźnie; w drugim: tkaniny wykonanej z rovingu długiego, powstającego w wyniku przeplatania ze sobą wzajemnie prostopadłego ułożenia pasm włókna), osnowę: żywica epoksydowa (Epidian 5 z utwardzaczem Z1). Przygotowano serię próbek w układzie 3, 6, 9, 12 warstw wzmocnienia, które poddano próbie zginania zgodnie z PN-EN ISO 178 ("Tworzywa sztuczne: oznaczanie właściwości przy zginaniu"), na maszynie wytrzymałościowej H10K-T. Jak wynika z przeprowadzonych badań, najlepsze właściwości na zginanie daje zastosowanie w laminacie wzmocnienia w formie tkaniny, co spowodowane jest korzystnym rozkładem naprężeń w długich włóknach wzmocnienia. Wpływ na wytrzymałość na zginanie ma również ilość warstw wzmocnienia i w obu badanych przypadkach (tkanina, mata) najkorzystniej wypada laminat o 9 warstwach wzmocnienia. Wyznaczone wartości będą podstawą (w dalszych badaniach) do stworzenia modelu matematycznego opisującego wytrzymałości badanych laminatów w zależności od ilości warstw i rodzaju fazy wzmocnienia.

Słowa kluczowe

EN

polymer composites; flexular strength

PL

kompozyty polimerowe; wytrzymałość na zginanie

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 11, nr 1
• Strony: 80--83
• Opis fizyczny: Bibliogr. poz.16., rys., tab.

Twórcy

autor

Pijanowski M.

autor

Głowacki B.

autor

Grabian J.

• Akademia Morska, Instytut Nauk Podstawowych technicznych, ul. Podgórna 51/53, 70-205 Szczecin,

Bibliografia

• [1] Ashiby M. F., Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim, WNT, Warszawa 1998.
• [2] Braszczyńska K., Pędzich Z., Pietrzak K., Rosłaniec Z., Sterzyński T., Szweycer M., Problemy terminologii w kompozytach i wyrobach kompozytowych, Kompozyty (Composites), 5(1) 2005, 19-24.
• [3] Śleziona J.: Podstawy technologii kompozytów, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice 1998.
• [4] Hull D., Clune T.W., An Introduction to Composite Materials, Cambridge University Press 1996.
• [5] Głowacki B., Kompozyty MMC, PMC, http://www.zimo.am.szczecin.pl/Student.html.
• [6] Nowacki J., Materiały kompozytowe, Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łodź 1993.
• [7] Kapuściński J., Kompozyty, Politechnika Warszawska, Warszawa 1993.
• [8] Nowicki J., Zięcina K., Samoloty kosmiczne, WNT, Warszawa 1989.
• [9] Wagner H. D. et al., Composities A 1999, 30, 59.
• [10] Braszczyński J., Zyska A., Problemy kompozytów odlewanych, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 1998, 18, nr specjalny.
• [11] Gawdzińska K., Wojnar L., Maliński M., Chrapoński J., Structure homogeneity as a parameter for evaluation of composite casting quality, Archives of Foundry Engineering 2010, 10, 3, 187-192.
• [12] PNEN ISO 178 Tworzywa sztuczne: oznaczanie właściwości przy zginaniu.
• [13] Boczkowska A., Kapuściński J., Lindemann Z., Witenberg-Perzyk D., Wojciechowski S., Kompozyty, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2003.
• [14] Broniewski T., Kapko J., Płaczek W., Thomalla J., Metody badań i ocena właściwości tworzyw sztucznych, WNT, Warszawa 2000.
• [15] Bełzowski A., Ocena właściwości mechanicznych materiałów kompozytowych, Wrocław 2007.
• [16] Kozioł M., Wpływ osnowy polimerowej na właściwości mechaniczne laminatów wzmocnionych włóknem szklanym, Kompozyty (Composites) 2010, 10(4), 317-321.