Analysis of temperature distribution in composite plates during thermal fatigue

• Autorzy: Katunin A.

Warianty tytułu

PL

Analiza rozkładu temperatury w płytach kompozytowych podczas zmęczenia cieplnego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper discusses the character of the self-heating temperature distribution during thermal fatigue of laminated composite cantilever plate in the stress relaxation mode. The temperature distributions and their evolution were acquired on the own-designed test rig using infrared camera. The thermograms were compared with force and velocity of displacement measurements and dynamic properties of the investigated composite in order to evaluate characteristic distributions of a temperature for various phases of fatigue: the initiation of the self-heating, thermomechanical degradation, initiation and propagation of cracks etc. Basing on obtained results the correlation between self-heating temperature, stress relaxation and dynamic properties was presented. The characteristic temperature distributions were justified basing on plate theories.

PL

Artykuł omawia charakter rozkładu temperatury samorozgrzania podczas zmęczenia cieplnego laminowanej kompozytowej płyty wspornikowej w warunkach relaksacji naprężeń. Rozkłady temperatury i ich zmienność zostały zmierzone na zaprojektowanym stanowisku badawczym z wykorzystaniem kamery termowizyjnej. Termogramy porównano z pomiarami siły i przyspieszeń przemieszczeń oraz z właściwościami dynamicznymi badanego kompozytu w celu oceny charakterystycznych rozkładów temperatury w różnych fazach zmęczenia: inicjacji samorozgrzania, degradacji termomechanicznej, inicjacji i propagacji pęknięć itd. Na podstawie uzyskanych wyników przedstawiono korelację pomiędzy temperaturą samorozgrzania, relaksacją naprężeń i właściwościami dynamicznymi. Charakterystyczne rozkłady temperatury zostały uzasadnione na podstawie teorii płyt.

Słowa kluczowe

EN

self-heating temperature distribution; thermal fatigue; dynamic properties

PL

rozkład temperatury samorozgrzania; zmęczenie cieplne; właściwości dynamiczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 16, nr 47
• Strony: 99--105
• Opis fizyczny: Bibliogr.17 poz.

Twórcy

autor

Katunin A.

• Institute of Fundamentals of Machinery Design, Silesian University of Technology

Bibliografia

• 1. Oldyrev P.P., Tamuzh V.P.: Energy dissipation of glass-reinforced plastic during prolonged cyclic deformation. “Problemy Prochnosti” 1969, Vol. 3, p. 31 - 35.
• 2. Katunin A.: Critical self-heating temperature during fatigue of polymeric composites under cyclic loading. “Composites Theory and Practice” 2012, 1, Vol. 12, p. 72 - 76.
• 3. Katunin A., Fidali M.: Fatigue and thermal failure of polymeric composites subjected to cyclic loading. “Advanced Composite Letters” 2012, 3, Vol. 21, p. 64 - 69.
• 4. Katunin A., Fidali M.: Experimental identification of non-stationary self-heating characteristics of laminated composite plates under the resonant vibration.“Kompozyty” 2011, 3, Vol. 11, p. 214 - 219.
• 5. Luo W., Yang T., Li Z., Yuan L.: Experimental studies on the temperature fluctuations in deformed thermoplastics with defects. “International Journal of Solids and Structures” 2000, Vol. 37, p. 887 – 897.
• 6. Bellenger V., Tcharkhtchi A., Castaing P.: Thermal and mechanical fatigue of a PA66/glass fibers composite material. “International Journal of Fatigue” 2006, Vol. 28, p. 1348 - 1352.
• 7. Liu Z.Y., Beniwal S., Jenkins C.H.M., Winter R.M.: The coupled thermal and mechanical influence on a glassy thermoplastic polyamide: Nylon 6,6 under vibro-creep. “Mechanics of Time-Dependent Materials” 2004, Vol. 8, p. 235 - 253.
• 8. Rittel D.: An investigation of the heat generated during cyclic loading of two glassy polymers. Part I: Experimental. “Mechanics of Materials” 2000, Vol. 32, p. 131 - 147.
• 9. Rittel D., Rabin Y.: An investigation of the heat generated during cyclic loading of two glassy polymers. Part II: Thermal analysis. “Mechanics of Materials” 2000, Vol. 32, p. 149 - 159.
• 10. Rittel D., Eliash N., Halary J.L.: Hysteretic heating of modified poly(methylmethacrylate), “Polymer” 2003, Vol. 44, p. 2817 - 2822.
• 11. Moisa S., Landsberg G., Rittel D., Halary J.L.: Hysteretic thermal behavior of amorphous semi-aromatic polyamides. “Polymer” 2005, Vol. 46, p. 11870 - 11875.
• 12. Katunin A.: Analytical model of the self-heating effect in polymeric laminated rectangular plates during bending harmonic loading. “Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability” 2010, 4, Vol. 48, p. 91 - 101.
• 13. Herzberg R.W., Manson J.A.: Fatigue of engineering plastics. London: Academic Press, 1980.
• 14. Katunin A., Gnatowski A.: Influence of heating rate on evolution of dynamic properties of polymeric laminates. “Plastics Rubber and Composites” 2012, 6, Vol. 41, p. 233 - 239.
• 15. Hjelmstad K.D.: Fundamentals of structural mechanics. New-York: Springer, 2005.
• 16. Katunin A., Fidali M.: Investigation of dynamic behaviour of laminated composite plates under cyclic loading. “Kompozyty” 2011, 3, Vol. 11, p. 208 - 213.
• 17. Katunin A., Moczulski W.: Method of detection of damages in polymeric composites by using thermovision and self-heating effect “Przegląd Mechaniczny” 2013, 5, Vol. 72, p. 32 - 34.