Influence of mosaic patterns in filament-wound tubes on mechanical behaviour under axial compression loading

• Autorzy: Stabla Paweł , Smolnicki Michał , Duda Szymon , Zielonka Paweł , Paczkowska Karolina , Pacholec Zuzanna , Barcikowski Michał , Błażejewski Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2024.11.8

Warianty tytułu

PL

Wpływ wzoru mozaikowego w rurach nawijanych włóknami na właściwości mechaniczne w warunkach obciążenia ściskającego osiowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This study employs axial compression testing to analyze the impact of mosaic patterns on the mechanical properties, specifically the strength and stiffness, of composite tubes. Three mosaic patterns (1/1, 2/1, and 3/1) and three winding angles (45°, 55°, and 75°) were selected for evaluation. Additionally, the acoustic emission (AE) technique was utilized to investigate the damage mechanisms occurring in the composite structures. The results showed that the higher the mosaic pattern the higher the stiffness and strength of the composite tubes under axial compression loading.

PL

W niniejszej pracy zastosowano testy osiowego ściskania w celu analizy wpływu wzorów mozaikowych na właściwości mechaniczne, w szczególności wytrzymałość i sztywność, rur kompozytowych. Wybrano do oceny trzy wzory mozaikowe (1/1, 2/1 oraz 3/1) oraz trzy kąty nawijania (45°, 55° i 75°). Dodatkowo, użyto technikę emisji akustycznej (AE) do badania mechanizmów uszkodzeń struktur kompozytowych. Wyniki pokazały, że im wyższy wzór mozaikowy, tym większa sztywność i wytrzymałość rur kompozytowych pod obciążeniem osiowego ściskania.

Słowa kluczowe

EN

filament winding; axial compression; mosaic pattern; acoustic emission

PL

nawijanie włókien; ściskanie osiowe; wzór mozaikowy; emisja akustyczna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 69, nr 11-12
• Strony: 694--704
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Stabla Paweł

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-6891-582X

autor

Smolnicki Michał

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-1489-1062

autor

Duda Szymon

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-5046-5485

autor

Zielonka Paweł

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1178-3368

autor

Paczkowska Karolina

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland

• https://orcid.org/0009-0007-4170-3406

autor

Pacholec Zuzanna

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland

autor

Barcikowski Michał

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-5135-7892

autor

Błażejewski Wojciech

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9260-1388

Bibliografia

• [1] Azeem M., Ya H.H., Alam M.A. et al: Journal of Energy Storage 2022, 49, 103468. https://doi.org/10.1016/j.est.2021.103468
• [2] Błażejewski W., Barcikowski M., Stosiak M. et al.: Alexandria Engineering Journal 2024, 91, 442. https://doi.org/10.1016/j.aej.2024.01.078
• [3] Wu Q.G., Chen X.D., Fan Z.C et al.: Procedia Engineering 2015, 130, 32. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.12.171
• [4] Zhang Q., Xu H., Jia X et al.: Composite Structures 2020, 236, 111915. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.111915
• [5] Lin S., Yang L., Xu H. et al.: Composite Structures 2021, 255, 113046. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.113046
• [6] Zu L., Xu H., Wang H. et al: Composite Structures 2019, 207, 41. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.09.007
• [7] Zu L., Xu H., Jia X. et al.: Composite Structures 2020, 235, 111766. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.111766
• [8] Almeida Jr. J.H.S., Ribeiro M.L., Tita V. et al.: Composite Structures 2017, 178, 20. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.07.054
• [9] Martins L.A.L., Bastian F.L., Netto T.A.: Materials and Design 2013, 49, 471. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.01.026
• [10] de Azevedo C.B., Almeida Jr. J.H.S., Eggers F. et al.: “On the importance of the filament winding pat-tern of composite cylinders in axial compression: damage and buckling analyses”, Materials from 7th International Symposium on Solid Mechanics, Sao Carlos, Brazil April 15-17, 2019. https://doi.org/10.26678/abcm.mecsol2019.msl19-0177
• [11] Lisbôa T.V., Almeida J.H.S., Spickenheuer A. et al.: Thin-Walled Structures 2022, 173, 108954. https://doi.org/10.1016/j.tws.2022.108954
• [12] Akhtar M.K., Qureshi W.A., Jamshed R. et al.: Journal of Reinforced Plastics and Composites 2021, 40(17-18), 621. https://doi.org/10.1177/0731684421994326
• [13] Pourahmadi E., Taheri-Behrooz F.: International Journal of Mechanical Sciences 2020, 178, 105617. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2020.105617
• [14] Taheri-Behrooz F., Pourahmadi E.: Structural Engineering and Mechanics 2019, 72(6), 713. https://doi.org/10.12989/sem.2019.72.6.713
• [15] Ye J., Yan Y, Li Y. et al.: Composite Structures 2020, 242, 112141. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112141
• [16] https://toray-cfe.com/wp-content/uploads/2020/12/ toray-torayca-fibers-typical-properties.pdf (access date 2.06.2024)
• [17] https://www.samaro.fr/app/uploads/2023/10/4b334b3 392e7c6f80d7d3aee5a7d459134c33442ee6b_Araldite_ LY_1564_Aradur_3474_eur_e-1.pdf (access date 2.06.2024)
• [18] Almeida Jr. J.H.S., St-Pierre L., Wang Z. et al.: Composites Part B: Engineering 2021, 225, 109224. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109224
• [19] Almeida Jr.J.H.S., Souza S.D.B., Botelho E.C. et al.: Journal of Materials Science 2016, 51, 4697. https://doi.org/10.1007/s10853-016-9787-9
• [20] Reddy S.S., Yuvraj C., Rao K.P.: International Journal of Composite Materials 2015, 5(5), 102. https://doi.org/10.5923/J.CMATERIALS.20150505.03
• [21] Gemi D.S., Şahin Ö.S., Gemi L.: Composite Structures 2022, 280, 114929. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.114929
• [22] Lisbôa T.V., Almeida Jr. J.H.S., Dalibor I.H. et al.: Polymer Composites 2020, 41(6), 2446. https://doi.org/10.1002/pc.25548
• [23] Smolnicki M., Duda S., Stabla P. et al.: Composite Structures 2022, 294, 115810. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.115810
• [24] Duda S., Smolnicki M., Osiecki T. et al.: International Journal of Fracture 2022, 234, 213. https://doi.org/10.1007/s10704-021-00566-3
• [25] Hussein E.: “Acoustic Emission” in “Non-destructive testing”, Chulalongkorn University, Bangkok 1996, p. 125.
• [26] Unnthorsson R., Runarsson T.P., Jonsson M.T.: International Journal of Fatigue 2008, 30(1), 11. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2007.02.024
• [27] Liao B.B., Wang D.L., Hamdi M. et al.: International Journal of Hydrogen Energy 2019, 44(40), 22494. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.02.217
• [28] Saeedifar M., Zarouchas D.: Composites Part B: Engineering 2020, 195, 108039. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.108039
• [29] Błachut A., Wollmann T., Panek M. et al.: Composite Structures 2023, 304(Part 1), 116337. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.116337
• [31] Alimirzaei S., Najafabadi M.A., Nikbakht A. et al.: International Journal of Damage Mechanics 2022, 31(8), 1230. https://doi.org/10.1177/10567895221095603
• [32] Alimirzaei S., Najafabadi M.A., Khodaei A.: Applied Composite Materials 2022, 29, 1911. https://doi.org/10.1007/s10443-022-10049-w

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).