Research of dependence of the damage area on tow width on filament-wound composite tubes

• Autorzy: Bobrowska M. , Barcikowski M. , Rybczyński R.

Warianty tytułu

PL

Badania zależności pól uszkodzeń od szerokości wiązki nawijanej rur kompozytowych wytworzonych metodą nawijania włókna na mokro

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper explores the effect of tow width on the damage area produced by high velocity impacts on glass fiber/epoxy composite structures made by filament winding. The subject of the research were a four-layered composite tubes that have been designed using matrix method. The method was used to select mosaic patterns with different rest of the winding stroke and number of interlaces, which arc places of stress concentration and which affect the strength of the composite. The narrowest (5 mm) and the widest (17 mm) tow width available was chosen. Composite filament-wound structures were subjected to a high velocity impact by a 2.0 g spherical hardened steel impactor propelled to a velocity of 140 ÷ 170 m/s using a gas gun. It was observed that dependence of the damage area on tow width on filament-wound composite tubes is possible.

PL

Niniejszy artykuł stanowi charakterystykę wpływu szerokości nawijanej wiązki na wielkość pól uszkodzeń będących następstwem udaru wysokiej prędkości w szklano-epoksydowych konstrukcjach kompozytowych, wytworzonych metodą nawijania włókna na mokro. Badaniom poddano cztery warstwowe rury kompozytowe, nawinięte według wybranych wzorów mozaikowych, zaprojektowanych z użyciem metody tablicowej, różniących się wartością reszty skoku nawijania oraz liczbą przeplotów, będących miejscami koncentracji naprężeń i znacząco wpływających na wytrzymałość kompozytu. Wybrano dwie szerokości wiązki: najwęższą (5 mm) oraz najszerszą (17 mm) dostępne dla danej nawijarki. Badania udarności kompozytowych konstrukcji nawijanych przeprowadzono, strzelając w obiekt impaktorem w postaci ulepszonej cieplnie, stalowej kulki o masie 2.0 g napędzanej działem gazowym, z prędkością 140 170 m/s. Stwierdzono, że szerokość nawijanego pasma może wpływać na wielkość pól uszkodzeń badanych kompozytów.

Słowa kluczowe

EN

filament-wound composite structures; impact damage; ballistic impact; filament winding

PL

kompozytowe konstrukcje nawijane; uszkodzenia udarowe; udar balistyczny; metoda nawijania

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 1 (246)
• Strony: 7--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Bobrowska M.

• Center tor Composite Technologies, Institute of Aviation, al. Krakowska 110/114,02-256 Warsaw, Poland

autor

Barcikowski M.

• Department of Mechanics, Materials Science and Engineering, Faculty of Mechanical Engineering

autor

Rybczyński R.

• Wroclaw University of Technology, ul. M. Smoluchowskiego 25, 50-370 Wrocław, Poland

Bibliografia

• [1] Szeląg D., 2004, Institute of Aviation Activity in Design and Testing of Composite Structures, Prace Instytutu Lotnictwa, Numer Specjalny, pp. 51-62.
• [2] Gninga P. B., Tarfaouia M., Collombetb F., Riouc L., Davies P., 2005, Damage development in thick composite tubes under impact loading and influence on implosion pressure: experimental observations. Composites: Part B, 36, pp. 306-318.
• [3] Abdalla F. H., Mutasher S. A., Khalid Y. A., Sapuan S. M., Hamouda A. M. S., Sahari B. B., Hamdan M. M., 2007, Design and fabrication of low cost filament winding machine. Materials and Design, 28, pp. 234-239.
• [4] Błażejewski W., 2013, Kompozytowe zbiorniki wysokociśnieniowe wzmocnione włóknami według wzorów mozaikowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• [5] Barcikowski M., 2012, Wpływ materiałów i struktury laminatów poliestrowo-szklanych na ich odporność na udar balistyczny. Praca doktorska ZUT, Szczecin.
• [6] Richardson M. O. W., Wisheart M. J., 1996, Review of low-velocity impact properties of composite materials. Composites Part A, 27A, pp. 1123-1131.
• [7] Abrate S., 1998, Impact on composite structures, Cambridge University Press, New York, ISBN 0-521-47389-6 (hc).
• [8] Naik N. K., Shrirao. P., 2004, Composite structures under ballistic impact. Composite Structures, 66, pp. 579-590
• [9] Perillo G., Grytten F., Sørbø S., Delhaye V., 2015, Numerical/experimental impact events on filament wound composite pressure vessel. Composites Part B, 69, pp. 406-417.
• [10] Curtis J., Hinton M. J., Li S., Reid S.R., Soden P. D., 2000, Damage, deformation and residual burst strength of filament-wound composite tubes subjected to impact or quasi-static indentation. Composites Part B, 31, pp. 419-433.
• [11] Błażejewski W., 1999, Wpływ struktury nawijania włókna na wytrzymałość elementów walcowych wykonanych z kompozytu epoksydowo-szklanego. Praca doktorska PWr, Wrocław.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).