Theoretical and experimental review of applied mechanical tests for carbon composites with thermoplastic polymer matrix

• Autorzy: Bona Anna

Identyfikatory

DOI

10.2478/tar-2019-0023

Warianty tytułu

PL

Przegląd stosowanych badań mechanicznych dla kompozytów węglowych o osnowie z polimerów termoplastycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article has a theoretical and experimental character. It presents the characteristics of two main thermoplastics used in the aerospace industry – poly ether ether ketone (PEEK) and poly phenylene sulphide (PPS). The selected materials are compounds for the production of thermoplastic polymer matrix composites. The paper presents a literature review of the application of thermoplastic polymer matrix composite materials in aviation. Additionally, the paper focuses on the characteristics of carbon fibre-reinforced polymer (CFRP) which plays an important role in the production of aerospace components. Testing methods have been chosen on the basis of the type of composite matrix. The article contains the most important mechanical properties and general characteristics of thermoplastics used as a matrix for CFRP type composites used in the aerospace industry. Individual test procedures which allow for the evaluation of mechanical properties of composite materials on a thermoplastic polymer matrix, have been described. Mechanical tests such as static tensile test and bending of short beams were carried out in order to examine CFRP composites.

PL

Niniejszy artykuł ma charakter teoretyczno-eksperymentalny. Przedstawiono w nim charakterystykę dwóch głównych termoplastów, używanych w przemyśle lotniczym – PEEK (polieteroeteroketon) i PPS (polisiarczek fenylenu. Wybrane materiały stanowią komponenty do wytwarzania kompozytów o osnowie z polimerów termoplastycznych. W artykule przeprowadzono przegląd literaturowy zastosowania materiałów kompozytowych na osnowie z polimerów termoplastycznych w lotnictwie. Dodatkowo, w pracy skupiono się na charakterystyce kompozytów polimerowych wzmacnianych włóknem węglowym – CFRP (Carbon Fibre Reinforced Polymers), które odgrywa istotną rolę w wytwarzaniu elementów lotniczych. Metody badawcze wybrano w oparciu o rodzaj osnowy kompozytu. Artykuł zawiera najważniejsze właściwości mechaniczne oraz ogólną charakterystykę termoplastów używanych, jako osnowy na kompozyty typu CFRP stosowanych w przemyśle lotniczym. Opisano poszczególne procedury badawcze, które pozwalają na ocenę właściwości mechanicznych materiałów kompozytowych na osnowie z polimerów termoplastycznych. Przeprowadzono testy mechaniczne takie jak statyczna próba rozciągania oraz zginanie krótkiej belki, w celu zbadania kompozytów CFRP.

Słowa kluczowe

EN

carbon fibre composites; PEEK; PPS; CFRP; thermoplastics; investigations composites

PL

kompozyty węglowe; PEEK; PPS; CFRP; termoplasty; badania kompozytów

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Transactions on Aerospace Research
• Rocznik: 2019
• Tom: Nr 4 (257)
• Strony: 55--65
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Bona Anna

• Łukasiewicz Research Network ‒ Institute of Aviation, Center for Composite Technologies, Al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Konieczny J., 2013, Materiały stosowane w konstrukcjach lotnictwa wojskowego, Armia, 4(56), 68-75.
• [2] Strankowski M., Polymer production and processing, Polymer composites - preparation and properties, Politechnika Gdańska.
• [3] http://www.compositesworld.com/articles/thermoplastic-composites-primary-structure
• [4] Boczkowska A., Kapuściński J., Lindemann Z., Perzyk D., Wojciechowski S., 2013, Composites, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, wydanie II.
• [5] Klepka T. i współautorzy, 2014, Modern polymer materials and their processing, cz. I, Politechnika Lubelska, ISBN 978-83-7947-0907, (in Polish).
• [6] http://people.bath.ac.uk/ju210/ME10001/materials.php
• [7] http://www.lemauricien.com/article/airbus-versus-boeing-composite-materials-sky-s-limit
• [8] Glover, B. M., 2004, History of development of commercial aircraft and 787 Dreamliner, Aviat. Eng., 592, 16-21.
• [9] http://www.airbus.com/innovation/future-by-airbus/
• [10] http://tworzywa.com.pl/Wiadomo%C5%9Bci/Kompozyty-polimerowe-na-osnowietermoplast%C3%B3w-20974.html
• [11] Waśniewski B., 2016, High tempertaure thermoplasts in prepregs as a matrix of carbon fibre composites used in aerostructures, Prace Instytutu Lotnictwa, 2(243), 28-39, (in Polish).
• [12] Rabek F., 2008, Contemporary knowledge about polymers - selected issues, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.
• [13] Kaczmar J. W., Trzaska O., 2011, Thermoplastic high temperature plastics (in Polish), Tworzywa Sztuczne w Przemyśle, 4, 34-38.
• [14] Wojtkun F., Sołncew J. P., 2001, Speciality purpose materials, Politechnika Radomska im. Kazimierza Pułaskiego, Radom, (in Polish).
• [15] http://www.plastics.pl/produkty/tworzywa-techniczne/tworzywa-peek/polieteroeteroketon-peek
• [16] http://www.plastics.pl/content/pliki/503/katalog_tworzywa_techniczne_tworzywa_PEEK.pdf
• [17] http://materialyinzynierskie.pl/tworzywo-peek-modyfikowane-ftalonitrylem/
• [18] https://www.nrl.navy.mil/media/news-releases/2013/navy-develops-high-impact-high-integritypolymer-for-air-sea-and-domestic-applications
• [19] http://www.plastics.pl/produkty/tworzywa-techniczne/pozostale-tworzywa-konstrukcyjne
• [20] http://www.zatorski.pl/polfabrykaty-z-tworzyw-konstrukcyjnych-pps.php
• [21] https://plastics.ulprospector.com/generics/41/c/t/polyphenylene-sulfide-pps-properties-processing
• [22] http://www.compositesworld.com/articles/thermoplastic-composites-primary-structure
• [23] http://tworzywa.com.pl/Wiadomo%C5%9Bci/Kompozyty-w-przemy%C5%9Ble-lotniczym-20966.html
• [24] http://www.compositesworld.com/articles/the-outlook-for-thermoplastics-in-aerospace-composites-2014-2023
• [25] Campbell F. C., 2006, Manufacturing Technology for Aerospace Structural Materials, Elsevier Ltd. ISBN-10 1-85-617495-6.
• [26] http://www.1001crash.com/index-page-composite-lg-2.html
• [27] http://kompozyty.org/rozwoj-rynku-materialow-kompozytowych/
• [28] Amertican Society for Testing and Materials, 2013, Standard Test Method for Short-Beam Strength of Polymer Matrix Composite Materials and Their Laminates, ASTM D2344 / D2344M - 16.
• [29] http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=2002
• [30] https://www.researchgate.net/publication/225448313_Surface_Damage_Characteristics_and_Specific_Wear_Rates_of_a_New_Continuous_Carbon_Fiber_CF_Polyetheretherketone_PEEK_Composite_under_Sliding_and_Rolling_Contact_Conditions

Uwagi

PL

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