Wpływ zmiennych własności adhezyjnych powierzchni klejonych na propagację pęknięcia w złączu Al/laminat epoksydowo-węglowy

• Autorzy: Budzik M. K. , Jumel J. , Imielińska K. , Shanahan M. E. R.

Warianty tytułu

EN

The effect of yariation in adhesive properties on crack propagation in Al/carbon-epoxy laminate adhesive joints

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy oceny efektywności wstępnej obróbki powierzchni klejonych, polegającej na zastosowaniu dwóch różnych sposobów obróbki (piaskowanie lub polerowanie), na tej samej próbce naprzemiennie. Badania przeprowadzono na próbce sklejonej z płytki aluminiowej i płytki z laminatu epoksydowo/węglowego z pęknięciem zainicjowanym przez wbicie znormalizowanego klina pomiędzy płytki (ive-dge lesl wg Boeing'a) (rys. 3). Badano przebieg propagacji pęknięcia wykreślając charakterystyki ciągłe długości pęknięcia w złączu (rys. 8), prędkości i zmiany energii pękania. G^ w funkcji czasu (rys. 7, 9). Monitorowano propagację pęknięcia za pomocą kamery, co umożliwiło wskazanie miejsc, gdzie dochodziło do zmiany charakteru pęknięcia (adhezyjne/kohezyjne) w czasie próby, skorelowanych z obszarami o różnym przygotowaniu powierzchni płytki aluminiowej (rys. 4, 5). Zastosowano zmodyfikowaną metodę tensometryczną jako alternatywę optycznego sposobu określenia długości pęknięcia w złączu. Dotychczasowe doświadczenia w tym zakresie dotyczyły złączy symetrycznych aluminium/aluminium, natomiast autorzy opracowali metodę, którą można też stosować w odniesieniu do złącza niesymetrycznego aluminium/laminat epoksydowo/węglowy. Rezultaty świadczą o efektywności zastosowanej metody w odniesieniu do badań złączy klejonych Al/laminat. Stwierdzono, że naprzemienna obróbka powierzchni podłoża w pojedynczej próbce wraz z ten-sometryczną techniką pomiani umożliwiają tatwe określenie skuteczności danej metody obróbki powierzchni klejonych. Zastosowana metoda pomiarowa pozwoliła zaobserwować zjawisko zakrzywienia frontu pęknięcia na granicy dwóch odmiennie obrobionych powierzchni (rys. 10). Wyjaśnienie tego zjawiska, najprawdopodobniej związanego z efektem antyklastyczności, wymaga dalszych, szczegółowych prac.

EN

A novel technique for estimating the adhesion efficiency of aluminum/ laminate adhesive joint has been reported. Aluminum plate was bonded with a carbon/epoxy laminate using an epoxy adhesive. Two types of surface treatment of aluminum plate were employed on the same spe-cimen, and fracture of the joint was studied using the Boeing wedge test (Fig. 3). Crack length was monitored using strain gauge and optical methods (Fig. 2). The strain gauge method for asymmetric joint was developed by the authors and is described in detail. Crack growth ratę and strain energy release ratę G|( were plotted versus time (Fig. 7, 9). No clear-cut transition was observed in the crack length vs. time charac-teristics (Fig. 8) when the crack front was entering the area of varying surface treatment, which can be attributed to the curved crack front (Fig. 10). Explanation of this phenomenon (presumably due to the anticlastic effect of the plates) needs to be considered. Macroscopically, a transition zonę from adhesive to cohesive type of fracture was found to cor-relate with the areas of adherend variable surface treatment (polishing / sandblasting) (Fig. 4, 5). The novel method proposed was found to be satisfactory in that it allows an assessment of the adhesion efftciency of new adhesive systems /new surface treatments using a single specimen with variable surface treatments.

Słowa kluczowe

PL

własności adhezyjne konstrukcji klejonych; obróbka powierzchni klejonych; badanie propagacji pęknięć; Al/laminat epoksydowo-węglowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 30, nr 2
• Strony: 118--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Budzik M. K.

autor

Jumel J.

autor

Imielińska K.

autor

Shanahan M. E. R.

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Gdańska,

Bibliografia

• [1] Budzik M. K., Imielińska K., Jumel J.: Problemy trwałości napraw aluminiowych kadłubów samolotów przy pomocy laminatu węglowo/ epoksydowego. Inżynieria Materiałowa 1 2008.
• [2] Chester R. J., Walker K. F., Chalkley P. D.: Adhesively Bonded repairs to primary aircraft structure. International Journal of Adhesion & Adhesives (1999) 1-8.
• [3] Baker A. A., Rose L. R. F., Jones (eds.): Advances in the Bonded composite repairs of metallic aircraft structure. Elsevier Science Ltd. (2002) 87-102.
• [4] Dillard D. A., Pocius A. V.: Adhesion Science and Engineering - I: The Mechanics of Adhesion. Elsevier (2002).
• [5] Arnott D., Rider A., Mazza J., Baker A. A., Rose L. R. F., Jones (eds.): Advances in the Bonded composite repairs of metallic aircraft structure. Elsevier Science Ltd. (2002) 41-86.
• [6] Wang Q. Y., Pidaparti R. M.: Static characteristic and fatique behavior of composite –repaired aluminum plates. Composite Structures 56 (2002) 151-155.
• [7] Budzik M. K.: Carbon/epoxy composite adhesive bonding for aluminum fuselage repair. Master Degree Project, Project performed within the framework of Erasmus-Socrates programme Bordeaux, Gdansk (2006).
• [8] http://www.bostik.com/brands.htm.
• [9] Chalkley P. D., Baker A. A.: Adhesives characterization and database. Baker A. A., Rose, LRF. and Jones (eds.). Advances in the Bonded composite repairs of metallic aircraft structure. Elsevier Science Ltd. (2002) 87-102.
• [10] Kinloch A. J.: Durability of adhesive joints in: Adhesion and Adhesives. Science and Technology. Chapman and Hall, London (1987).
• [11] Popineau S., Gautier B., Slangen P., Shanahan M. E. R.: A 3D Effect In The Wedge Adhesion Test : Application of Speckle Interferometry. The Journal of Adhesion 80 (2004) 1173-1194.
• [12] Crosley P. B., Ripling E. J.: A thick adherend, Instrumented Double-Cantilever- Beam Specimen for Measuring Debonding of Adhesives Joints. Journal of Testing and Evalouation 19 (1) (1991) 24-28.
• [13] Jones R. M.: Mechanics of Composite Materials. McGraw-Hill Book Company, (1974).
• [14] Budzik M. K., Jumel J., Imielińska K., Shanahan M. E. R.: Accurate and Continuous Adhesive Fracture Energy Determination using an Instrumented Wedge Test. International Journal of Adhesion & Adhesives, w druku.
• [15] Jumel J., Shanahan M. E. R.: Crack Front Curvature in the Wedge Test. The Journal of Adhesion 84 (9) (2008) 788-804.