Odporność laminatów aluminium/kompozyt epoksydowo-szklany na uderzenia o małej prędkości

• Autorzy: Jakubczak P. , Bieniaś J. , Surowska B.

Warianty tytułu

EN

Low-velocity impact resistance of aluminum/glass-epoxy laminates

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Laminaty metalowo-włókniste (Fibre Metal Laminates – FML) stanowią nowoczesną grupę hybrydowych materiałów kompozytowych. Składają się z kolejno ułożonych (na przemian) warstw metalu i kompozytu polimerowego. Laminaty FML łączą w sobie właściwości zarówno metalu, jak i materiału kompozytowego wzmacnianego włóknami. Charakteryzują się dużą tolerancją uszkodzeń, dobrą wytrzymałością zmęczeniową, małą gęstością, odpornością na korozję. W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczących odporności na uderzenia dynamiczne o małej prędkości nowej generacji hybrydowych materiałów kompozytowych typu: aluminium/kompozyt polimerowy wzmacniany włóknami szklanymi. Laminaty wytworzono techniką autoklawową w warunkach laboratoryjnych Katedry Inżynierii Materiałowej Politechniki Lubelskiej. Badania przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych w temperaturze pokojowej na maszynie typu młot spadowy zgodnie z normami EN D7136/ D7136M. Wyniki badań pozwoliły na określenie odporności na dynamiczne uderzenia o małej prędkości oraz opracowanie zależności wpływu energii uderzenia na strefę zniszczenia materiału (pole powierzchni, głębokość), a także wpływu konfiguracji warstw kompozytowych na tolerancję materiału na uszkodzenie typu impact. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że badane laminaty FML typu aluminium/kompozyt polimerowy wzmacniany włóknami szklanymi charakteryzują się wysoką odpornością na uderzenia dynamiczne o małej prędkości (rys. 2) oraz wykazano, że wraz ze wzrostem energii rośnie w sposób liniowy pole powierzchni uszkodzenia oraz jego głębokość (rys. 6, 7). Ponadto układy wielokierunkowe cechuje większa odporność na tego typu uderzenia w porównaniu z układami jednokierunkowymi (rys. 2, 3). Dowiedziono, że istnieje możliwość kształtowania odporności laminatów FML na uderzenia dynamiczne prze zmianę ułożenia poszczególnych komponentów.

EN

Fiber-metal laminates (Fibre Metal Laminates – FML) are a modern group of hybrid composite materials. They are composed of sequentially arranged (alternately) layers of metal and polymer composite. FML laminates combine the properties of both: elastic-plastic metal and fiber reinforced composite material. They are characterized by high tolerance of damage, high fatigue strength, low density, resistance to corrosion. The paper presents a study on low-velocity impact resistance of a new generation of hybrid-type composite material: aluminum/polymer composite reinforced with glass fibers. Laminates prepared by autoclaving technique, in laboratory conditions in the Materials Engineering Department of Lublin University of Technology. The study was conducted in the laboratory, the normal temperature, using drop-weight impact machine according to with EN D7136/D7136M. The results allowed to determine the low-velocity impact resistance and the development of impact energy depending on the area of destruction of material (damage area, maximum deformation), and the influence of the number and configuration of layers of metal and composite damage tolerance of the material on low-velocity impact. Based on the results it was found that the test type of FML laminates aluminum/polymer composite reinforced with glass fibers have a high lowvelocity impact resistance (Fig. 2) and showed that the higher energy makes increase the damage area and its maximum deformation in a nearly linear (Fig. 6, 7). In addition, multisystems have higher resistance to this type of impact in comparison to unidirectional systems (Fig. 2, 3). It has been proven that there is a possibility to form FML laminates resistance to impact the dynamic changing the arrangement of individual components.

Słowa kluczowe

PL

laminaty metalowo-włókniste (FML); GLARE; uderzenia dynamiczne; strefa zniszczenia

EN

fiber metal laminates (FML); GLARE; impact; damage zone

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 6
• Strony: 651--654
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jakubczak P.

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska

autor

Bieniaś J.

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska

autor

Surowska B.

• Katedra Inżynierii Materiałowej, Wydział Mechaniczny, Politechnika Lubelska

Bibliografia

• [1] Alderliesten R. C., Homan J. J.: Fatigue and damage tolerance issues of Glare in aircraft structures. International Journal of Fatigue 28 (10) (2006) 1 1 16÷1 123.
• [2] Vogelesang L. B., Vlot A.: Development of fiber metal laminates for advanced aerospace structures. Journal of Materials Processing Technology 103 (1) (2000) 1÷5.
• [3] Vlot A., Gunnink J. W.: Fiber metal laminates. Kluwert Academic Publishers, Dordrecht (2001).
• [4] Bieniaś J.: Fiber metal laminates - some aspects of manufacturing process, structure and selected properties. Composites 11 (1) (2011) 39÷43.
• [5] Vlot A., Krull M.: Impact damage resistance of various fiber metal laminates. J. Phys IV France 7 (1997) C3 1045÷C3 1050.
• [6] ASTM D7136: Standard test metod for measuring the damage resistance of a fiber-reinforced-polymer matrix composites to a drop-Weight impact event. Book of Standards, Volume 15.03 (2005).
• [7] Sohn M. S., Hua X. Z., Kimb J. K., Walker L.: Impact damage characterization of carbon fiber/epoxy composites With multilayer reinforcement. Composites B 31 (2000) 681÷691.
• [8] Nakatani H., Kosaka T., Osaka K., Sawada Y.: Damage characterization of titanium/GFRP hybrid laminates subjected to low-Velocity impact. Composites A 42 (2011) 772÷781.
• [9] Song S. H., Byun Y. S., Ku T. W., Song W. J., Kim J., Kang B. S.: Experimental and numerical investigation on impact performance of carbon reinforced aluminum laminates. J. Mater. Sci. Technol.26 (4) (2010) 327÷332.
• [10] Zhou G., Davies G. A. O.: Impact response of thick glass fibre reinforced polyester laminates. Int. J. Impact Engng 16 (3) (1995) 357÷374.
• [11] Liaw B. M., Liu Y. X., Villars E. A.: Impact damage mechanisms in fiber metal laminates. Proceedings of the SEM Annual Conference on Experimental and Applied Mechanics, Portland, Oregon 4-6 June (2001).
• [12] Caprino G., Spatarob G., Del Luongo S.: Low-Velocity impact behavior of fibreglass-aluminium laminates. Composites A 35 (2004) 605÷616.
• [13] Ardakani M. A., Khatibi A. A., Ghazavi S. A.: A study on the manufacturing of Glass-Fiber-Reinforced Aluminum Laminates and the effect of interfacial adhesive bonding on the impact behaviour. Proceedings of the XI th International Congress and Exposition, June 2-5, Orlando, Florida USA (2008).

Uwagi

PL

Badania realizowane W ramach Projektu nr POIG.0101.02- 00-015/08 W Programie Operacyjnym Innowacyjna Gospodarka (PO IG). Projekt współfinansowany przez Unię Europejską ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.