Zastosowanie materiałów inteligentnych do nieniszczącej oceny NDE wyrobów z materiałów i kompozytów polimerowych

• Autorzy: Boczkowska A. , Wojciechowski S.

Warianty tytułu

EN

Application of smart materials for non-destructive evaluation NDE of polymer and polymer matrix composite materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wyroby i konstrukcje inżynierskie narażone są z upływem czasu na starzenie i degradację możliwości realizacji przewidywanych dla nich funkcji. Mogą one ulegać uszkodzeniu w wyniku wad generowanych podczas ich wytwarzania, co wpływa na pogorszenie właściwości użytych materiałów. Uszkodzenia mogą powstawać w warunkach eksploatacji wyrobów i konstrukcji na skutek przeciążenia lub nagłego (udarowego) wzrostu obciążeń, a także pod wpływem oddziaływania wilgoci, kwaśnych składników atmosfery i temperatury. Ocenę stanu technicznego konstrukcji dokonuje się metodami kontroli nieniszczącej (NDE), które umożliwiają wykrywanie wewnętrznych, niewidocznych uszkodzeń. Przedstawiono możliwości, jakie stwarza stosowanie materiałów inteligentnych jako sensorów oceny stanu materiałów w wyrobach i konstrukcjach inżynierskich. Prowadzony z ich wykorzystaniem monitoring dostarcza istotnych informacji o stanie konstrukcji w sposób ciągły w czasie rzeczywistym. Przedstawiono wyłącznie przypadki monitorowania materiałów polimerowych i kompozytów polimerowych, co nie oznacza, że informacje te nie mogą mieć charakteru uniwersalnego. Omówiono monitorowanie stanu materiałów w wyrobach w trakcie ich eksploatacji. Przedstawiono rozwiązania oparte na włóknach światłowodowych, materiałach piezoelektrycznych, magnetostrykcyjnych oraz na pomiarze rezystancji. Pokazano, że materiały inteligentne wykorzystywane są także do monitorowania procesu wytwarzania wyrobów i konstrukcji z materiałów i kompozytów polimerowych. Monitorować można, między innymi, proces utwardzania polimerów stanowiących osnowę kompozytów, chemiczny i fizyczny stan materiałów wyjściowych i jakość produktu finalnego. Poruszono również problemy związane z "samonaprawą" kompozytów polimerowych.

EN

Engineering products and structures are exposed to ageing and degradation of their functionality. They can suffer from damages generated in the course of the processing, which results in deterioration of their utilitarian properties. The damages can also arise in the course of exploitation of the products and structures and result from overloading or abrupt (impact) increase of the load, as well as from influence of moisture, acid atmosphere and temperature. Assessment of the technical health of structures is usually done by non-destructive evaluation {NDE) techniques, which enable detection of internal, invisible damages. Possibility, which provides application of smart materials as sensors of health monitoring for composite products and engineering structures, is shown. The monitoring, carried out with the application of smart materials, provides crucial and continuous information about the state of the structures in real time. Only the cases of monitoring of polymer and polymer matrix composites are presented, which does not mean that this information can not have universal meaning. Health monitoring of materials in the products in the course of their exploitation is also discussed. The designs based on optical fibres, piezoelectric and magnetostrictive materials as well as resistivity measurements are shown. It has been demonstrated that smart materials are also used for monitoring of manufacturing of products and structures made from polymer materials and polymer matrix composites. Among others curing process of polymers used as matrix of composites, chemical and physical state of the substrates and the quality of the final product can be monitored. In the paper the problems related to "self-healing" of polymer matrix composites have also been mentioned.

Słowa kluczowe

PL

materiały inteligentne; monitorowanie; NDE; materiały polimerowe; kompozyt polimerowy

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2004
• Tom: R. XXV, nr 2
• Strony: 81--86
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Boczkowska A.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

autor

Wojciechowski S.

• Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Encyclopedia of Smart Materials, wyd. Mel Schwartz. Wiley. Nowy Jork 2002
• [2] Fukuda T.. Kosaka T.: Cure and Health Monitoring, w [1], 291
• [3] Giurgiutiu V.. Chen Z., Lalande F., Rogers C. A. : Quattrone R., Berman J.: Passive and Active Tagging of Glass-Fiber Polymeric Composites for In-Process and In-Field Non-Destructive Evaluation. J. Intelligent Mater. Syst. Struci. 7 (1996) 623
• [4] Egusa S.: Paints. w [1]. 754
• [5] Udd E.: Fiber Optics. Theory and Applications, w [1], 415
• [6] Mrad N.: Optical Fiber Sensor Technology: Introduction and Evaluation and Application, w [1], 715
• [7] Kranbuehl D.: Frequency Dependent Electromagnetic Sensing (FDEMS). w [1]. 457
• [8] Lawrence C. M.. Nelson D. V.. Benett T. E.. Spingarn T. E.: An Embedded Fiber Optic Sensor Method for Delermining Residual Stresses in Fiber Reinforced Composite Materials. J. Intelligent Mater. Syst. Struci. 9 (1998), 788
• [9] Degamber B., Fernando G. F.: Process Monitoring of Fiber-Reinforced Polymer Composites, MRS BULLETIN, May 2002, 370
• [10] Zako M., Takano N.: Intelligent Material Systems Using Epoxy Particles to Repair Micocracks and Delamination Damage in GFRP, J. Intelligent Mater. Syst. Struct. 10 (1999), 836
• [11] Gould P.: Self-help for ailing structures, Materials today, June 2003, 44