Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Dynamic response of mine flail structure subjected to blast loading

Barnat W., Gotowicki P., Kiczko A., Dybcio P., Szczepaniak M., Jasiński W., Krysiak P.

Journal of KONES

|

2013

|

Vol. 20, No. 3

21--27

EN

The paper presents experimental test of mine flail structure designed for a prototype of the Shiba special military vehicle. The Shiba vehicle is equipped with such structure to neutralize mine and IED threats which are one of the most harmful weapons used during modern warfare and peacekeeping missions. The experimental test was performed by the Military Institute of Engineer Technology and the Military University of Technology. The test procedure was based on NATO standards. Detonation of 8 kg TNT AT mine under wheel of the prototype was taken into consideration as a case of possible load during mine clearance operation on the battlefield. The test procedure included deformation measurements of selected parts of mine flail structure. During the tests, strain gauges and camera markers were placed on the structure to allow recording of strains and observation of the specific construction point’s movements. The motion was recorded using three high-speed Phantom cameras. Vishay EA-06-120LZ-120 strain gauges with ESAM Traveler bridge with sampling rate 100 kHz were used for strain measurements. The test was performed on military proving ground. As a result, strain versus time plots were obtained. The results were processed using ESAM software. Strain gauges were placed paired in specific structure points. High-speed camera recordings were obtained to visualize the process of structure response. The sequences of selected frames are shown. Pictures of deformed structure are presented.

2

Ballistic performance of FRP – steel layered structures

Barnat W., Gotowicki P., Dybcio P., Gieleta R., Kosiuczenko K.

Journal of KONES

|

2013

|

Vol. 20, No. 2

15--20

EN

In this study, the impact performance of layered structures made of aramid/epoxy, S2 glass/epoxy, Dyneema and steel subjected to high velocity impact is presented. All materials were previously examined using proper techniques of strength tests. The procedure allowed determining Young’s moduli, Poisson’s ratio, ultimate compression and tension strength, shear modulus. The ballistic test procedure was based on standards for testing panels and armour plates. For the purpose of ballistic tests, standard 5.56 NATO ammunition (183 g) was used. The aim of presented work was to determine ballistic performance of different structures under bullet impact. During the tests, subsequent time moments were recorded using Phantom V12 high-speed camera. When structure penetration did occur, the residual velocity of bullet was measured using PVM-21 lightscreen. Basing on the results, each material performance was evaluated. This paper reviewed a number of mechanisms that influence the ballistic performance of ballistic textiles. The composites reinforced with continuous fibres (aramid, S2 glass) could effectively absorb the kinematic energy of bullet. The efficiency of energy absorption for each types of material in the order from highest is as follows: polyethylene fibres Dyneema HB50, composite reinforced with S2 glass fibres, composite reinforced with aramid fibres.

3

Strain rate effects on selected mechanical properties of glass-polyester laminates

Gieleta R., Gotowicki P., Popławski A.

Composites Theory and Practice

|

2013

|

R. 13, nr 2

122--127

EN

The study presents the results of experimental testing of a layered cross-ply [0/90]n E-glass/polyester composite in the range of the selected compression properties at high strain rates = 2300÷4600 s−1 and a quasi-static strain rate = 0.0067 s−1. The composite was manufactured using contact technology using Owens Corning CD-600 E-glass stitched fabric and Polimal 104 polyester resin. The circular cross-section specimens of three sizes 2.5, 5 and 7.5 mm in height and 15 mm in diameter were tested in the above described experiments. To determine the static properties, quasi static experimental tests were conducted using an Instron 8802 machine in the displacement control mode at a constant crosshead speed of 1, 2 and 3 mm/min respectively for the 2.5, 5.0 and 7.5 mm specimen types. The compression loading was monitored with a load cell Instron ±250 kN, whereas the axial strain with an Instron 2620-604 extensometer using additional fixing discs. The measuring base of the extensometer was equal to the specimen height. Identification included the stress-strain curve, strength, Young’s modulus and failure strain. For the high strain rates testing, a modified Split Hopkinson Pressure Bar test system was used, containing an LTT 500 Amplifier made by Tasler, Germany and an NI USB-6366 data acquisition device made by National Instruments, USA. The failure modes observed under high strain rate loading were similar to those observed under quasi static loading. The samples predominantly failed by shear fracture. Reduction of the specimen height implies an increase in the nonlinear effects in the initial part of the stress-strain diagrams (increasing strain at same stress), probably caused by the boundary effect. The main parts of the stress-strain plots are approximately linear, thus the linear elastic-brittle material model can be assumed. It was generally observed that the compressive strength and Young’s modulus along the thickness direction are higher at high strain rate loading compared to the results at quasi-static loading.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych laminatu krzyżowego [0/90]n szkło-E/poliester w zakresie wyznaczenia właściwości mechanicznych podczas ściskania z prędkością = 2300÷4600 s-1 w badaniach dynamicznych oraz = 0,0067 s-1 w badaniach quasi-statycznych. Badany kompozyt wytworzono metodą kontaktową z użyciem tkaniny zszywanej Owens Corning CD-600 oraz żywicy poliestrowej Polimal 104. Do badań przyjęto trzy typy próbek walcowych o wysokości 2,5; 5 i 7,5 mm oraz średnicy 15 mm. W celu wyznaczenia właściwości mechanicznych statycznych przeprowadzono badania eksperymentalne z wykorzystaniem maszyny wytrzymałościowej Instron 8802 w trybie sterowania przemieszczeniem, z prędkością przemieszczenia 1, 2 and 3 mm/min, odpowiednio dla próbek typu 2,5, 5,0 i 7,5 mm. Obciążenie rejestrowano przy użyciu głowicy pomiarowej Instron ±250 kN. Pomiar odkształcenia realizowano z użyciem ekstensometru Instron 2620-604 z dodatkowym oprzyrządowaniem w postaci dysków. Baza pomiarowa ekstensometru była równa wysokości próbki. Badania identyfikacyjne obejmowały wyznaczenie zależności naprężenie-odkształcenie, wytrzymałości, modułu sprężystości oraz odkształceń niszczących. Badania przy dużej prędkości odkształceń przeprowadzono na stanowisku Zmodyfikowany Pręt Hopkinsona (SHPB - Split Hopkinson Pressure Bar), stosując wzmacniacz LTT 500 firmy Tasler, Niemcy oraz kartę pomiarową NI USB-6366 firmy National Instruments, USA. Zaobserwowano podobny mechanizm niszczenia próbek w badaniach quasi-statycznych oraz dynamicznych. Próbki niszczyły się przez ścinanie. Zmniejszenie wysokości próbki powoduje ujawnienie się efektów nieliniowych w początkowej części wykresów (zwiększenie odkształcenia przy tym samym naprężeniu). Jest to związane z efektem brzegowym. Środkowa część zależności naprężenie-odkształcenie jest w przybliżeniu liniowa, co odpowiada materiałowi liniowo-sprężysto-kruchemu. W wyniku badań zaobserwowano wzrost wytrzymałości na ściskanie oraz modułu sprężystości w kierunku prostopadłym do powierzchni warstwy laminatu wraz ze wzrostem prędkości odkształceń.

4

Identification of layers distribution in the composite coupon using finite element method and three point bending test

Mazurkiewicz Ł., Małachowski J., Damaziak K., Baranowski P., Gotowicki P.

Acta Mechanica et Automatica

|

2013

|

Vol. 7, no. 3

160--165

EN

The main objective of the study is to develop experimentally validated FE model and perform numerical analysis of layered composites made by hand lay-up techniques during tension and bending test. The research object is glass - polyester laminate made of four unidirectional layers. In order to validate the numerical models experimental test were performed. Due to the very different stiffness modulus in tension and bending loading the material properties obtained from standard test are not suitable to apply in numerical model. Significantly different behaviour compared to experimental test was obtained for tree point bending where the numerical model becomes too stiff. Simple coupons, relatively easy to manufacture presented in the paper have very low quality. The differences in actual and theoretical bending stiffness (obtained from tension stiffness) exceed 70%. In order to represent the actual structure the layers of the composite were divided by resin layers and also additional resin layer at the top and bottom of the model were defined. Single stage optimization process was used to adjust the material layout. After layer set-up modification very significant improvement can be seen for flexural behaviour.

5

Numeryczno-doświadczalna analiza układu balistycznego pocisk-kompozyt aramidowy

Kosiuczenko K., Barnat W., Gieleta R., Gotowicki P., Dybcio P.

Systems : journal of transdisciplinary systems science

|

2012

|

Vol. 16, nr 1

269-278

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań układu balistycznego pocisk-kompozyt aramidowy. Badania polegały na wykonaniu testu balistycznego z użyciem 5.56 pocisku oraz symulacji numerycznej przebijania kompozytu. Dane materiałowe niezbędne do wykonania modelu uzyskane zostały z eksperymentów. Wyniki obliczeń zweryfikowano doświadczalnie.

EN

The numerical results of ballistic impact and perforation of aramid fabric are presented in this paper. The bullet used was 5,56 caliber. Both the material constants and model validation were based on experimental data.

6

Modelowanie i walidacja eksperymentalna próby zginania kompozytu A/VE

Gotowicki P., Barnat W., Szurgott P., Dybcio P.

Systems : journal of transdisciplinary systems science

|

2012

|

Vol. 16, nr 1

199-205

PL

Przedmiotem badań jest regularny laminat krzyżowy o konfiguracji [(0/90)F]16. Osnowę laminatu stanowi żywica winyloestrowa VE 11-M. Laminat wzmocniony jest tkaniną aramidową o splocie prostym o parametrach: Style 328, włókna Kevlar® 49 T 968, gramatura 230 g/m2, osnowa/wątek 158/158 tex, 7/7 pasm/cm. Walidacji modelu numerycznego dokonano na postawie zależności siła-przemieszczenie otrzymanych eksperymentalnie oraz odpowiadających im zależności otrzymanych z symulacji próby trójpunktowego zginania laminatu.

EN

The article presents some experimental studies on a regular cross-ply laminate of the [(0/90)F]4S configuration. Each layer is VE 11-M vinylester resin reinforced with plain weave carbon fabric of parameters: Style 430, Carbon 6K, substance 300 g/m2, warp/weft 400/400 tex, 3.7/3.7 yarn/cm. Numerical model was validated using force-displacement curve obtained from experimental three-point bending test.

7

Badanie procesu delaminacji próbek kompozytowych w aspekcie oceny ich energochłonności

Mazurkiewicz Ł., Damaziak K., Małachowski J., Gotowicki P., Baranowski P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2012

|

T. 12, nr 43

169-176

PL

Materiały kompozytowe dzięki swoim właściwościom stanowią doskonały materiał na panele energochłonne. Jednak, aby uzyskać jak najlepsze właściwości energochłonne projektowanego panelu, konieczna jest analiza procesu jego niszczenia oraz optymalizacja strukturalno-materiałowa. Złożona struktura laminatów kompozytowych powoduje jednak trudności w analizie tego typu elementów. Praca ta przedstawia propozycję analizy elementów kompozytowych przy modelowaniu połączenia międzywarstwowego za pomocą metod opartych na metodzie elementów skończonych.

EN

Composite materials due to its characteristics are an excellent material for the energy absorbing panels. However, to obtain the optimal properties of composite structure it is necessary to proceed the numerical analysis and optimization. The complex structure of composite laminates, causes difficulties in the analysis of such elements. In this paper an numericalfinite element analysis of composite structures with representation of the delamination process is presented.

8

Badania eksperymentalne i modelowanie piany aluminiowej alporas

Klasztorny M., Małachowski J., Dziewulski P., Nycz D., Gotowicki P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2012

|

T. 12, nr 43

97-112

PL

Przedmiotem badań eksperymentalnych i modelowania numerycznego jest piana ze stopu aluminium, o porach zamkniętych (nazwa handlowa Alporas), o gęstości 0.22 g/cm3 i kompozycji Al + 1,5 procent Ca + 1,5 procent Ti. Na podstawie danych literaturowych przyjęto, że piana jest izotropowa po homogenizacji. Przeprowadzono próby wytrzymałościowe ściskania jednokierunkowego, rozciągania jednokierunkowego oraz ścinania w płaszczyźnie prostopadłej do arkusza piany. Pianę po homogenizacji opisano modelem materiałowym MAT 026 w systemie LS-Dyna. Do walidacji eksperymentalnej modelowania numerycznego procesów quasi-statycznych w elementach z piany Alporas zaproponowano próbę ściskania jednokierunkowego statycznego pod kątem 20 ° do osi próbki sześciennej (jednoczesne ściskanie, ścinanie i zginanie). Wyznaczono wartość współczynnika proporcjonalności (wymaganego w przypadku modelu MAT 026) krzywej ścinania w funkcji odkształcenia objętościowego do krzywej ściskania również w funkcji odkształcenia objętościowego, przy której uzyskano zgodność symulacji z eksperymentem.

EN

The study presents the experimental investigations and numerical modelling of closed-cell aluminium alloy foam (trade name Alporas), with 0.22 g/cm3 density and structural composition Al + 1,5 per cent Ca + 1,5per cent Ti. The considerations are under assumption of homogenization and isotropy of the foam material. Three basic strength tests have been conducted, i.e. the unidirectional compressive test, the unidirectional tensile test, the shear test in the piane perpendicular to the foam sheet. The homogenized foam has been described with MAT 26 material model implemented in FE code LS-Dyna. In order to validate experimentally numerical modelling of quasi-static processes in elements made of Alporas foam the unidirectional compressive static test at 20 ° angle with respect to the specimen axis (simultaneous compression, shear and bending) is proposed. The coefficient expressing proportionality of the shear curve vs. volumetric strain to the compression curve vs. volumetric strain has been determined, at which the simulation and the experiment are in good conformity.

9

Numerical analysis of a shaped rail pad under selected static load

Szurgott P., Gotowicki P., Niezgoda T.

Journal of KONES

|

2012

|

Vol. 19, No. 1

407-414

EN

Numerical analysis of selected type of the polyurethane rail pad is presented in the paper. A shaped pad with cylindrical-shaped elements in its working section was selected as a representative for the computational simulation. Analysis reflected the experimental test according to the valid standard. The test included loading of the vertical force perpendicular to the foot of the rail. Such test allows determining the static stiffness of the pad. The Mooney - Rivlin material model was selected in the current study. Necessary experimental tests including a uniaxial compression and tension were conducted to provide material constants for the hyperelastic material model applied for the FE model. Simplified FE models of the considered rail pad and the rail were developed. Rounded corners and edges of the cylindrical-shaped elements were omitted, since their modelling required a significant density of the FE mesh. Vertical force perpendicular to the foot of the rail was declared as nodal force distributed evenly along the edges of the selected finite element models Non-linear static analysis was performed using MSC.Marc software with large displacements and deformations taken into consideration. The obtained results allowed estimating deformations and the state of stress in a highly deformed rail pad. The static stiffness of the pad was defined as secant stiffness based on the vertical force - deflection curve.

10

Experimental investigation of ied interrogation arm during normal operation

Barnat W., Gotowicki P., Kiczko A., Dybcio P., Szczepaniak M., Jasiński W.

Journal of KONES

|

2012

|

Vol. 19, No. 4

571-575

EN

The paper presents experimental static tests of IED interrogation arm for Shiba special vehicle. The test was performed by Military University of Technology and Military Institute of Engineer Technology. A number of strain gauges and camera markers were placed on the arm to allow recording strains and movements of specific construction points. The arm's motion was recorded using high speed camera. The equipment used were Vishay EA 06 120LZ 120 strain gauges with ESAM Traveller bridge. The sampling rate was 1000 Hz. The test was to pick up maximum design weight, move it to maximum overhang and then drop it on the ground. During the test, signal from gauges and video capture was recorded. The data was then processed using Thema 3D software to obtain markers displacements and angular changes of both arm parts. Afterwards, the test was repeated for different weight. The analysis showed, that maximum stresses in examined construction parts did not exceed yield stress of material. As well as that, in-depth motion analysis of the arm was conducted. Further works are twofold. Firstly, there will be tests concerning arm under dynamic load occurring during normal maintenance During this test only strains in specific construction parts will be recorded. Secondly, numerical model of an arm will be developed and validated using data obtained during both tests. This will help visualize stress distribution in each arm's part.

11

Static experimental testing of U-type composite segments energy absorption

Gotowicki P., Klasztorny M., Małachowski J., Nycz D., Baranowski P.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 3

186-192

EN

The paper presents the static experimental testing of U-type (channel section) composite segments energy absorption. The segments have the overall dimensions b × h = 100 × 80 mm, rounded corners and damage initiators at their edges. The segments have been made in nine variants with respect to stacking sequence and laminate thickness. The matrix constitutes Polimal 104 N-1 P/p-503 polyester resin, i.e. elasticized and incombustible Polimal 104 resin produced by Organika-Sarzyna Co., Poland. Three types of stitched E-glass fabrics produced by Owens Corning Co., USA were used as reinforcement, i.e. D-610 (Weft 90°, uniaxial fabric [90], 607 g/m2), CD-600 (Biaxial, fabric [0/90], 610 g/m2), and CDDB-1200 (Quadriaxial, fabric [0/45/90/-45], 1213 g/m2). Static experimental tests were performed on a SATEC 1200 testing machine, with pressure force and punch displacement under registration (kinematic excitation at 2mm/min velocity). The failure processes were recorded using a PHANTOM v12 video camera. The tests were performed on segments of 400 mm or 200 mm length due to laminate thickness, using a problem-oriented test stand in which 5 composite panels were placed in parallel. The static testing of U-type segments energy absorption focussed on the quasi-optimal stacking sequence and thickness selection. In order to perform such investigations, the following optimization criteria were adopted: 1) failure level with respect to the following mechanisms: progressive crash, delamination failure, buckling failure, catastrophic failure; 2) maximum relative energy absorption. The tests performed for subsequent segment types have been illustrated with compression force vs. punch displacement curves. The figures showing segment failure mechanisms at selected positions of the punch are presented as well. The maximum values of compression force initiating the failure processes, absorbed energy and absorbed relative energy values are set up, with an estimation of the parallel failure mechanisms level. The energy values are calculated for punch displacements belonging to the interval 0÷50 mm. For further dynamic research, U/LE3 segments with a 8xD-610 stacking sequence and [90]8 ply angles have been chosen as the authors' preferred solution. These segments are characterized by the highest relative energy absorption, dominant progressive crash and F-s failure curve adjusted to a typical blast pressure impulse.

PL

Przeprowadzono badania eksperymentalne statyczne energochłonności segmentów kompozytowych typu U (przekrój ceowy) o wymiarach gabarytowych przekroju poprzecznego mm, z wyokrągleniami w narożach oraz inicjatorami niszczenia na krawędziach. Segmenty wykonano w dziewięciu wariantach ze względu na sekwencję ułożenia warstw i grubość laminatu. Osnowa jest żywicą poliestrową Polimal 104 N-1 P/p-503 (uelastyczniona i uniepalnieniona żywica Polimal 104; producent Organika-Sarzyna). Zastosowano trzy warianty wzmocnień w postaci tkanin szklanych zszywanych (szkło E) produkowanych przez firmę Owens Corning (USA): D-610 (Weft 90°, tkanina jednokierunkowa [90], 607 g/m2), CD-600 (Biaxial, tkanina dwukierunkowa [0/90], 610 g/m2), CDDB-1200 (Quadriaxial, tkanina czterokierunkowa [0/45/90/-45], 1213 g/m2). Przeprowadzono badania statyczne energochłonności na maszynie wytrzymałościowej SATEC 1200, rejestrując siłę nacisku oraz przemieszczenie stempla obciążającego (wymuszenie kinematyczne). Prędkość przesuwu stempla maszyny wytrzymałościowej wynosiła 2 mm/min. Procesy niszczenia rejestrowano z użyciem kamery FANTOM v12. Próby przeprowadzono na segmentach o długości 400 lub 200 mm w zależności od grubości laminatu. Badania przeprowadzono na stanowisku opracowanym przez zespół autorski. W bloku stanowiskowym układa się równolegle 5 paneli. Badania statyczne energochłonności segmentów kompozytowych typu U ukierunkowano na wybór quasi-optymalnej sekwencji warstw i grubości laminatu. Przyjęto następujące kryteria optymalizacyjne: 1) poziom niszczenia według następujących mechanizmów: niszczenie progresywne, niszczenie delaminacyjne, niszczenie przez wyboczenie, niszczenie katastroficzne, 2) maksymalna energochłonność właściwa. Przedstawiono przebiegi eksperymentalne siły ściskającej w funkcji przemieszczenia stempla maszyny wytrzymałościowej dla poszczególnych typów segmentów oraz zdjęcia z próby ściskania wybranych segmentów, ilustrujące mechanizmy niszczenia. Zestawiono wartości maksymalnej siły ściskającej inicjującej niszczenie, wartość energii absorbowanej oraz energii absorbowanej właściwej. Energię obliczono dla przemieszczeń stempla w przedziale 0÷50 mm. Określono poziomy działania poszczególnych mechanizmów niszczenia. Rozwiązaniem preferowanym do dalszych badań dynamicznych są segmenty typu U/LE3 o sekwencji warstw 8 x D-610 i kątach ułożenia [90]8. Segmenty te charakteryzuje najwyższa energochłonność właściwa, dominujące niszczenie progresywne oraz krzywa niszczenia F-s dopasowana do impulsu ciśnienia wywołanego wybuchem.

12

Numerical modelling and simulation of RN-B composite joint tensile test and experimental validation

Klasztorny M., Bondyra A., Romanowski R., Nycz D., Gotowicki P.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 3

198-204

EN

The study develops the numerical modelling of a single rivetnut-bolt single-lap joint (RN-B) with in-plane and out-of-plane technological clearances, applied to joining longitudinal flanges of glass-polyester composite segments of tank covers. 3D modelling has been developed to simulate the RN-B joint tensile test aimed at determining the translational stiffness coefficients of the joint. Next, approximate 2D modelling of the RN-B joint tensile test has been developed using the translational stiffness coefficients (from 3D modelling and simulation), selected shell elements and the bushing-type bar element. The experimental validation test related to the RN-B joint tensile test has been examined up to full loss of load capacity. It has been proved that the translational stiffness coefficients in the elastic range (before joint failure) can be predicted correctly for a 3D joint model. The predicted stiffness coefficients can be applied in 2D modelling for the connections of shell segment flanges having the same stacking sequence of laminas. This approach is useful in engineering calculations and the design of glass-polyester laminate tank covers.

PL

W pracy rozwinięto modelowanie numeryczne pojedynczego złącza jednozakładkowego nitonakrętka - śruba (NN-S) z luzami technologicznymi w płaszczyźnie złącza i prostopadle do płaszczyzny złącza, stosowanego do łączenia wzdłużnych kołnierzy segmentów kompozytowych poliestrowo-szklanych przekryć zbiorników. Opracowano modelowanie 3D do symulacji próby rozciągania złącza NN-S w celu określenia sztywności translacyjnych złącza. Następnie opracowano modelowanie uproszczone 2D złącza NN-S z wykorzystaniem wymienionych sztywności, elementów powłokowych i elementu prętowego typu bushing. Przeprowadzono test eksperymentalny walidacyjny rozciągania badanego złącza aż do całkowitej utraty nośności. Wykazano, że sztywności translacyjne złącza NN-S w zakresie sprężystym (przed zniszczeniem złącza) można poprawnie prognozować z modelu 3D, a następnie stosować je w modelowaniu 2D połączeń kołnierzy o analogicznej sekwencji warstw 2D powłokowych modeli segmentów przekryć kompozytowych poliestrowo-szklanych.

13

Numerical modelling and simulation of composite segment bending test and experimental validation

Nycz D., Bondyra A., Klasztorny M., Gotowicki P.

Composites Theory and Practice

|

2012

|

R. 12, nr 2

126-131

EN

The three-point bending test has been performed for a single-wave glass-polyester laminate segment. The geometry and stacking sequence of the segment is modelled on a selected composite tank cover. The main purpose of the study is to develop numerical modelling and simulation methodology for such a test using FE code MSC.Marc/Mentat as well as to perform experimental validation. The segment was manufactured in ROMA Ltd., Grabowic, Poland and made of a glass-polyester mixed laminate with a (CSM450/STR600)4/CSM450 stacking sequence, using contact technology. The elastic and strength constants of the laminas have been derived experimentally on standard specimens cut from homogeneous laminates M (5xCSM450) and F (4xSTR600). The laminate components constitute: Polimal 104 polyester resin (matrix; produced by Organika-Sarzyna Co., Poland), E-glass mat and E-glass 1/1 plain weave fabric (reinforcement; produced by KROSGLASS Co., Poland). The numerical tests include the application of six selected shell finite elements, which accept layered composite material declaration, available in the MSC.Marc FE library. Simulated pressure force - punch displacement diagrams are presented against the respective experimental results. It has been pointed out that Element_75 (Bilinear Thick Shell) gives the results closest to reality, both qualitatively and quantitatively. A set of options/values of numerical modelling and simulation parameters elaborated by the authors' team in earlier papers has been applied. Index failures contours related to subsequent laminas are recommended for the design of shell segments of laminate covers of tanks and canals.

PL

Przeprowadzono próbę zginania "trójpunktowego" segmentu jednofalowego wykonanego z laminatu poliestrowo-szklanego, o geometrii i strukturze wzorowanej na wybranym przekryciu kompozytowym zbiornika. Celem pracy jest opracowanie metodyki modelowania numerycznego i symulacji takiej próby w środowisku obliczeń inżynierskich MSC.Marc/Mentat oraz walidacja eksperymentalna. Segment wytworzono w przedsiębiorstwie ROMA Sp. z o.o. z laminatu mieszanego o sekwencji warstw nośnych (CSM450/STR600)4/CSM450. Stałe sprężystości i wytrzymałości lamin wyznaczono na próbkach wytworzonych z laminatów jednorodnych M (5xCSM450), F (4xSTR600). Komponenty laminatów są następujące: żywica poliestrowa Polimal 104 (osnowa; producent Organika-Sarzyna), mata ze szkła E oraz tkanina ze szkła E (wzmocnienie; tkanina o splocie prostym 1/1; producent KROSGLASS Krosno). Przetestowano przydatność sześciu wybranych elementów skończonych z biblioteki elementów w systemie MSC.Marc, dla których możliwa jest deklaracja kompozytu warstwowego. Wyniki symulacji przedstawiono na tle wyników eksperymentalnych. Wykazano, że Element_75 (Bilinear Thick Shell) prowadzi do wyników zgodnych jakościowo i ilościowo z wynikami eksperymentalnymi. W modelowaniu i symulacji zastosowano układ opcji/wartości parametrów modelowania i symulacji wypracowany przez autorów we wcześniejszych pracach. Do projektowania segmentów powłokowych przekryć zarekomendowano mapy indeksów niszczenia poszczególnych warstw laminatu.

14

Numerical Modelling, Simulation and Validation of the SPS and PS Systems under 6 kg TNT Blast Shock Wave

Świerczewski M., Klasztorny M., Dziewulski P., Gotowicki P.

Acta Mechanica et Automatica

|

2012

|

Vol. 6, no. 3

77-87

EN

The paper develops a new methodology of FE modelling and simulation of the SPS and SP systems under 6 kg TNT blast shock wave. SPS code refers to the range stand – protected plate – protective shield ALF system, while PS code refers to the range stand – protected plate system. The multiple – use portable range stand for testing protective shields against blast loadings was developed under Research and Development Project No. O 0062 R00 06. System SPS uses high strength M20 erection bolts to connect the protective shield to the protected plate. In reference to the SPS system, validation explosion test was performed. It has pointed out that the developed methodology of numerical modelling and simulation of SPS and PS systems, using CATIA , HyperMesh, LS-Dyna, and LS-PrePost software, is correct and the ALF protective shield panels have increased blast resistance and high energy – absorption capability

15

Numerical Modelling and Experimental Verification of Glass-Polyester Mixed Laminate Beam Bending Test

Bondyra A., Klasztorny M., Szurgott P., Gotowicki P.

Acta Mechanica et Automatica

|

2012

|

Vol. 6, no. 3

1-18

EN

The subject undertaken in the study is a glass (fibre) – polyester (matrix) layered composite, of the mixed sequence, composed alternately of laminas reinforced with E-glass plain weave fabric (WR600) and E-glass mat (CSM450). The laminate is manufactured on Polimal 104 polyester matrix. The aim of the study is to determine the options/values of parameters for numerical modelling and simulation of static processes in shell structures made of glass-polyester composites undertaken, in MSC.Marc system, recommended in engineering calculations. The effective elastic and strength constants of homogeneous laminas have been determined experimentally according to the standard procedures. The bending test of composite beams has been conducted experimentally and simulated numerically. Numerical investigations have been focused on selection of options/values of the numerical modelling and simulation parameters. The experimental verification of numerical modelling of the bending test is positive in both the quasi-linear range and in the catastrophic – progressive failure zone.

16

Assessment of Mechanical Properties of Offroad Vehicle Tire: Coupons Testing and FE Model Development

Baranowski P., Bogusz P., Gotowicki P., Małachowski J.

Acta Mechanica et Automatica

|

2012

|

Vol. 6, no. 2

17-22

EN

In this paper the subsequent stages of tire rubber coupons mechanical properties experimental assessment are presented. Experimental uniaxial tension and compression tests were carried out on the strength testing machine with the assistance of high-speed camera and special software for strain measurements. Obtained stress-strain curves were applied into the chosen Mooney-Rivlin constitutive rubber material model in order to estimate necessary material constants. Simultaneously, the numerical off-road vehicle tire model was developed. Geometry of the tire and rim was achieved using a 3D scanning method. Moreover, with the assistance of microscope and X-ray device the tire cords pattern was verified, which in the next stages was implemented into the FE model. Consequently, tire radial deflection test was simulated in order to validate evaluated material constants and proposed concept of the numerical tire modelling. Obtained results were compared with the actual deflection test data included in technical documentation of the tire.

17

Comparative experimental testing of selected glass-polyester composites

Klasztorny M., Romanowski R., Gotowicki P.

Kompozyty

|

2011

|

R. 11, nr 1

84-89

EN

The study presents the results of comparative experimental testing of selected glass - polyester layered composites. The composites are symmetric, mixed (fabric - mat reinforcement), manufactured with the contact technology applied for shell segments of composite covers of engineering structures. The base composite is the laminate of a CSM300/4xWR600/CSM300 ply sequence used in the Klimzowiec sewage-treatment plant. Two research problems are considered: 1. the influence of the ply sequence in a glass - polyester composite on its load capacity, 2. the influence of the manufacturing technique of a glass - polyester composite on its load capacity. The comparative testing in problem 1 has been performed for the following laminates: the L-4F-2M laminate (matrix: Polimal 104 T polyester resin (inflammable), ply sequence: CSM300/ 4xWR600/CSM300), the L-2F-5M laminate (matrix: Polimal 104 T polyester resin, ply sequence: CSM300/WR600/ CSM450,300,450/WR600/CSM300). The comparative testing in problem 2 has been conducted for the following laminates: the L-T laminate (matrix: Polimal 104 T polyester resin, ply sequence: 3x(CSM450/WR600)/CSM450), the L-AWTP laminate (matrix: Polimal 104 AWTP polyester resin (with a styrene anti-evaporator additive), ply sequence: 3x(CSM450/WR600)/CSM450). The comparative testing of the load capacity has been limited to bending and interlaminar shear testing in problem 1 and to interlaminar shear testing in problem 2, performed according to the respective standards. In reference to problem 1, it has been pointed out that replacing the fabric core with a mat core considerably increases the strength to bending and the conventional strength to interlaminar shear. In reference to problem 2, it has been shown that adding a styrene anti-evaporator slightly decreases the conventional strength to interlaminar shear.

PL

Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych porównawczych wybranych kompozytów poliestrowo-szklanych warstwowych, symetrycznych, mieszanych, wytworzonych technologią kontaktową stosowaną w przypadku powłokowych segmentów przekryć kompozytowych obiektów inżynierskich. Kompozytem bazowym jest laminat zastosowany w oczyszczalni ścieków Klimzowiec o sekwencji warstw CSM300/4xWR600/CSM300. Rozważono dwa zagadnienia: 1. wpływ sekwencji ułożenia warstw kompozytu poliestrowo-szklanego na jego nośność, 2. wpływ technologii wytwarzania kompozytu poliestrowo-szklanego na jego nośność. W zagadnieniu 1 badania porównawcze przeprowadzono dla następujących laminatów: laminat L-4F-2M (osnowa: Polimal 104 T (uniepalniona), sekwencja warstw: CSM300/4xWR600/CSM300), laminat L-2F-5M (osnowa: Polimal 104 T, sekwencja warstw: CSM300/WR600/ CSM450,300, 450/WR600/CSM300). W zagadnieniu 2 badania porównawcze przeprowadzono dla następujących laminatów: laminat L-T (osnowa: Polimal 104 T, sekwencja warstw: 3x(CSM450/WR600)/CSM450), laminat L-AWTP (osnowa: Polimal 104 AWTP (z dodatkiem blokującym parowanie styrenu), sekwencja warstw: 3x(CSM450/WR600)/ CSM450). Badania porównawcze nośności ograniczono do prób na zginanie i ścinanie między warstwowe w przypadku zagadnienia 1 oraz do próby na ścinanie między warstwowe w przypadku zagadnienia 2, przeprowadzonych zgodnie z odpowiednimi normami. W przypadku zagadnienia 1 wykazano, że zastąpienie rdzenia tkaninowego rdzeniem matowym znacząco podwyższa wytrzymałość na zginanie oraz umowną wytrzymałość na ścinanie między warstwowe. W przypadku zagadnienia 2 wykazano, że zastosowanie dodatku blokującego parowanie styrenu nieznacznie obniża umowną wytrzymałość na ścinanie między warstwowej.

18

Verification of the standard procedure of the measurements in the in-plane shear test of a cross-play vinylester-carbon laminate

Bondyra A., Gotowicki P.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 2

105-109

EN

The paper presents some experimental studies on a regular cross-ply laminate of the [(0/90)F]4S configuration. Each layer is VE 11-M vinylester resin (the manufacturer: "Organika-Sarzyna" Chemical Plants, Sarzyna, Poland) reinforced with plain weave carbon fabric of parameters: Style 430, Carbon 6K, substance 300 g/m2, warp/weft 400/400 tex, 3.7/3.7 yarn/cm (the manufacturer: C. Cramer GmbH & Co. KG Division ECC). The orthotropic laminate was produced by the ROMA private enterprise, Grabowiec, Poland, using the vacuum molding technology and the technological parameters developed by ROMA taking into account the VE 11-M material specification. The PN-EN ISO 14129:2000 standard and closely related standards were taken into consideration in experimental studies on the static in-plane shear response by a tensile test of a [+/-45)F]nS laminate. A program of the experiments was focused on testing a rate of a testing machine crosshead and a number of static stress cycles. An influence of these factors on the in-plane shear modulus was investigated. Based on the conducted investigations, the modified experimental procedure has been proposed for determination of the correct value of the in-plane shear modulus and the in-plane shear strength. This procedure concerns the in-plane shear test and contains the following steps: 1. Execution of the initial loading cycle of the triangular shape (linear increase of the crosshead displacement up to 0.55 mm and a linear decrease to zero), at the crosshead rate of v = 2 mm/min) in order to redistribute the residual (technological) stresses in the specimen. 2. A 30' break after the initial loading cycle, in order to perform the reverse creep of the specimen. 3. Execution of the main test, i.e., linear increase of the crosshead displacement at the velocity of v = 2 mm/min until the break of the specimen appears or the limited strain [gamma] = 0.0500 is reached. Determination of the [tau]-[gamma] diagram. 4. Determination of the in-plane shear modulus, G12, based on the [gamma] = 0.0010-0.0020 interval, using the linear regression due to measurement fluctuations. 5. Determination of the in-plane shear strength, R12, equal to the maximum value in the [tau]-[gamma] diagram.

PL

Przedmiotem badań eksperymentalnych jest regularny laminat krzyżowy o konfiguracji [0/90F]4S. Warstwę laminatu stanowi żywica winyloestrowa VE 11-M (producent Zakłady Chemiczne "Organika-Sarzyna" S.A.) wzmocniona tkaniną węglową z przeplotem prostym (producent C. Cramer GmbH & Co. KG Division ECC) o parametrach: Style 430, włókno Carbon 6K, gramatura 300 g/m2, osnowa/wątek 400/400 tex, 3,7/3,7 pasm/cm. Laminat został wytworzony przez przedsiębiorstwo ROMA Sp. z o.o. w Grabowcu z zastosowaniem technologii prasowania próżniowego i przyjętych parametrów technologicznych opracowanych przez ROMA z uwzględnieniem karty żywicy VE 11-M Zakładów Chemicznych w Sarzynie. Przeanalizowano normę PN-EN ISO 14129:2000 oraz normy związane w zakresie badania ścinania statycznego w płaszczyźnie laminatu ortotropowego za pomocą jednokierunkowego rozciągania laminatu [+/-45)tk]4S. Opracowano program badań eksperymentalnych ukierunkowany na zbadanie wpływu prędkości ruchu trawersy maszyny wytrzymałościowej oraz liczby cykli naprężenia statycznego na wyniki pomiarów modułu ścinania w płaszczyźnie laminatu. Na podstawie przeprowadzonych badań zaproponowano modyfikację procedury normowej w celu wyznaczenia poprawnej wartości modułu ścinania oraz wytrzymałości na ścinanie w płaszczyźnie laminatu.

19

Statistical analysis of experimental results in the in-plane shear test for a cross-ply vinylester-carbon laminate

Bondyra A., Gotowicki P.

Journal of KONES

|

2010

|

Vol. 17, No. 1

41-49

EN

The study presents experimental studies on a regular cross-ply laminate of a [(0/90) F]4S configuration. Each layer is made of VE 11-M vinylester resin (the manufacturer: "Organika-Sarzyna" Chemical Plants) reinforced with aplain carbon fabric (the manufacturer: C. Cramer GmbH & Co. KG Division E CC). The carbon fabric has the following parameters: Styles 430, filament Carbon 6K, substance 300 g/m , warp and weft 400/400 tex, 3.7/3.7 band/cm. Laminate was produced by ROMA private enterprise using the vacuum molding technology and technological parameters developed by ROMA taking into account the VE l J-M material specification. A program of the experimental studies was aimed on statistical analysis of measurement results of the in-plane shear modulus and the in-plane shear strength of the laminate. In investigations, the in-plane shear test was carried out in accordance to the PN-EN ISO 14129:1997 standard [1], but applying the modified procedure that takes into consideration the results of the previous research on the influence of a traverse velocity and of a number of stress cycles on static measurements of the in-plane shear modulus [2]. The mean value, the standard deviation and the two-sided 95 percent confidence interval for the mean value for the investigated quantities have been determined. Practical usefulness ofthe manufacture technology of the laminate was assessed.

20

Influence of a crosshead rate and a number of stress cycles on measurement results in the in-plane shear test for a cross-ply vinylester-carbon laminate

Bondyra A., Gotowicki P.

Journal of KONES

|

2010

|

Vol. 17, No. 1

29-40

EN

The paper presents some experimental studies on a regular cross-ply laminate of the [(0/90)F] 4S configuration. Each layer is VE 11-M vinylester resin (the manufacturer: ,,Organika-Sarzvna" Chemical Plants, Sarzyna, Poland) reinforced with plam weave carbon fabric of parameters: Stvle 430, Carbon 6K, substance 300g/m2, warp/weft 400/400 tex, 3.7/3.7 yarn/cm (the manufacturer: C. Cramer GmbH & Co. KG Division ECC). The orthotropic laminate was produced by ROMA private enterprise In Grabowiec, Poland, using the vacuum molding method and the technological parameters developed by ROMA taking into account the VE 11-M material specijication. The PN-EN ISO 14129:1997 standard [1] and closely related standards [2-9] were taken into consideration in experimental studies on the static in-plane shear response by a tensile test of a [(plus or minus 45)F]nS laminate. A program of the experiments was focused on testing a rate of a testing machine crosshead and a number of static stress cycles. An influence of these factors on the in-plane shear modulus was investigated. Based on the conducted investigations, the modified experimental procedure has been proposed for determination of the correct value of the in-plane shear modulus and the in-plane shear strength.