Mechanical Characterisation of Carbon Fibre-Reinforced Plastics with Defined Defects

Ashir, M.; Bardl, G.; Hahn, L.; Nocke, A.; Cherif, C.

doi:10.5604/01.3001.0012.5173

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Mechanical Characterisation of Carbon Fibre-Reinforced Plastics with Defined Defects

Autorzy

Ashir M. , Bardl G. , Hahn L. , Nocke A. , Cherif C.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

17__mechanical_characterisation_of_carbon_Fibres_2018_6.pdf

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.5173

Warianty tytułu

Charakterystyka mechaniczna wzmocnionych włóknem węglowym tworzyw sztucznych wraz ze zdefiniowaniem defektów

Języki publikacji

Abstrakty

A steadily increasing application of fibre-reinforced plastics in the field of lightweight construction has been observed in the course of the past two decades. Currently a major challenge in the growing high technology market is the quality assurance of manufactured fibre-reinforced plastic components. During different stages in the manufacturing process of fibre-reinforced plastics, defects of different types and sizes are enclosed in them, exerting a destructive influence on the performance of fibre-reinforced plastics in various practical applications in terms of strength, stiffness and brittleness. Thus the aim of this research project was to investigate the effect of defined local defects on the mechanical properties,such as tensile, flexural and impact properties, of fibre-reinforced plastics, in particular carbon fibre-reinforced plastics. Results show that these mechanical properties depend significantly on the type and size of defect.

W ciągu ostatnich dwóch dekad zaobserwowano stale rosnące zastosowanie w dziedzinie lekkich konstrukcji tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami. Obecnie dużym wyzwaniem na rosnącym rynku wysokich technologii jest wyprodukowanie wysokiej jakości komponentów z tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknami. Podczas różnych etapów procesu wytwarzania tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknami pojawiają się defekty różnego rodzaju i rozmiarów wywierające destrukcyjny wpływ na działanie tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknami w różnych praktycznych zastosowaniach pod względem wytrzymałości, sztywności i kruchości. Celem pracy było zbadanie wpływu określonych defektów lokalnych na właściwości mechaniczne, takie jak właściwości rozciągające, zginające i uderzeniowe. Wyniki pokazały, że właściwości mechaniczne zależą w znacznym stopniu od rodzaju i rozmiaru defektu.

Słowa kluczowe

carbon fibre-reinforced plastics defects mechanical characterisation

tworzywa sztuczne wzmocnione włóknami węglowymi wady charakterystyka mechaniczna

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny

Czasopismo

Fibres & Textiles in Eastern Europe

Rocznik

2018

Tom

Vol. 26, no. 6 (132)

Strony

126--132

Opis fizyczny

Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ashir M.

moniruddoza.ashir@tu-dresden.de

Technische Universität Dresden, Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology, 01069 Dresden, Germany

autor

Bardl G.

Technische Universität Dresden, Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology, 01069 Dresden, Germany

autor

Hahn L.

Technische Universität Dresden, Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology, 01069 Dresden, Germany

autor

Nocke A.

Technische Universität Dresden, Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology, 01069 Dresden, Germany

autor

Cherif C.

Technische Universität Dresden, Institute of Textile Machinery and High Performance Material Technology, 01069 Dresden, Germany

Bibliografia

1. Lässig R, Eisenhut M, Mathias A, et al. Series production of high-strength composites. Perspectives for the German engineering industry. Roland Berger Strategy Consultants; 2012.
2. Petrulis D, Petravičius A, Petrulyte S. Effects of the Functional Compound on the Properties of Composite Tape Yarns. FIBERS AND TEXTILES in Eastern Europe 2016; 3(117): 44-50. DOI: 10.5604/12303666.1196611.
3. Pinho LV, Carou D, Davim JP. Comparative study of the performance of diamond-coated drills on the delamination in drilling of carbon fiber reinforced plastics: Assessing the influence of the temperature of the drill. Journal of Composite Materials 2016; 50: 179-189.
4. Jahn B. Der globale CFK-Markt. In: Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe e.V. (AVK) und Carbon Composites e.V (CCeV). Composites-Marktbericht; 2013 (in German).
5. Holmes M. Carbon fibre reinforced plastics market continues growth path. Reinforced Plastics 2013; 57: 24-29.
6. Freitag M. Carbon – BMW hat Nachschubprobleme beim Bau des i3. Available at: http://www.manager-magazin. de/unternehmen/autoindustrie/carbon-bmw-hat-nachschubprobleme-beim-bau-des-i3-a-954274.html (accessed 21.06.2017).
7. Erb T, Schürmann H. Fibre-reinforced plastics: A new method for defect assessment. Auto Technology 2005; 5: 68-71.
8. Smith RA. Composite defects and their detection.pdf. Band 3, EOLSS. Available at: http://www.eolss.net/sample-chap¬ters/c05/e6-36-04-03.pdf (accessed 31.07.2017).
9. Heslehurst RB. Defects and damage in composite materials and structures. CRC press; 2014. ISBN 978-1-1380- 7369-2.
10. Poudel A, Shrestha SS, Sandhu JS, et al. Comparison and analysis of Acoustography with other NDE techniques for foreign object inclusion detection in graphite epoxy composites. Composites Part B: Engineering 2015; 78: 86-94.
11. Barry TJ, Kesharaju M, Nagarajah C. Defect characterisation in laminar composite structures using ultrasonic techniques and artificial neural networks. Journal of Composite Materials 2016; 50: 861-871.
12. Liu B, Zhang H, Fernandes H. Quanti¬tative Evaluation of Pulsed Thermography, Lock-in Thermography and Vibrothermography on Foreign Object Defect (FOD) in CFRP. Sensors 2016; 16(5): 743. DOI:10.3390/s16050743.
13. Tartare M, Rebuffel V, Ducros N, et al. Dual and Multi-energy Radiography for CFRP Composites inspection. 11th European Conference on Non-Destructive Testing (ECNDT 2014), October 6-10, 2014, Prague, Czech Republic.
14. Xu Y, Chen R, Liu Z. An acoustic-optical fiber NDE technique for interfacial debonding detection in FRP-retrofitted structures. NDT & E International 2015; 72: 50-57.
15. Zöcke C, Langmeier A, Stössel R, et al. Quantitative Auswertung von Fehlstellen an Bauteilen aus Faserverbundwerkstoff mit Lock-In Thermographie. Thermografie-Kolloquium 2007 – Vortrag 17 (in German).
16. Cheng L, Tian GY. Comparison of Non¬destructive Testing Methods on Detection of Delaminations in Composites. Available at: http://www.hindawi.com/ journals/js/2012/408437/, (accessed 04.11.2017).
17. Kochan A. Untersuchungen zur zerstörungsfreien Prüfung von CFK-Bauteilen für die fertigungsbegleitende Qualitätssicherung im Automobilbau. PhD dissertation: Technische Universität Dresden, Germany; 2011 (in German).
18. Pekbey Y, Sayman O. A numerical and experimental investigation of critical buckling load of rectangular laminated composite plates with strip delamination. Journal of Reinforced Plastics and Composites 2006; 25: 685-697.
19. Ashir M, Nocke A, Cherif C. Effect of the position of defined local defect on the mechanical performance of carbon fib¬er-reinforced plastics. AUTEX Research Journal Epub ahead of print 16 October 2018. DOI: 10.1515/aut-2018-0034.
20. Ashir M, Nocke A, Bulavinov A, et al. Influence of defined amount of voids on the mechanical properties of carbon fiber-reinforced plastics. Polymer Composites Epub ahead of print 7 March 2018. DOI:10.1002/pc.24820.
21. Heuer H, Schulze M, Pooch M, et al. Review on quality assurance along the CFRP value chain – Non-destructive testing of fabrics, preforms and CFRP by HF radio wave techniques. Composites Part B: Engineering 2015; 77: 494-501.
22. Cherif C. Textile Materials for Light¬weight Constructions: Technologies- Methods-Materials-Properties. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag GmbH; 2016. ISBN 978-3-662-46340.
23. http://www.faa.gov/regulations_policies/ handbooks_manuals/aircraft/amt_air¬frame_han dbook/media/ama_ch07.pdf (accessed 12.04.2016).
24. SGL. Specification sheet. Available at: http://www.sglgroup.com/cms/_com-mon/downloads/products/product-groups/cm/textile-products/SIGRATEX_ Textile_materials_made_from_Carbon_ Glass_Aramid_Fibers_e.pdf (accessed 15.05.2017).
25. Hexion. Specification sheet. Available at: https://www.hexion.com/Products/ TechnicalDataSheet.aspx?id=8246 (accessed 21.06.2017).
26. Prockat J. Developing large structural parts for railway application using a fiber reinforced polymer design. Universitätsverlag der TU Berlin; 2005. ISBN: 978- 3798319554.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-b343e0c4-6b8d-4736-af6e-560e2e91ba55