Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badania pękania udarowego w konstrukcjach przekładkowych poliestrowo-szklanych z rdzeniem z pianki PVC

Wojtyra R., Imielińska K.

Kompozyty

|

2007

|

R. 7, nr 3

140-144

PL

Porównano podatność do pękania udarowego trzech konstrukcji przekładkowych z okładkami z laminatu poliestrowo-szklanego i rdzeniem z pianki PVC za pomocą dynamicznych charakterystyk obciążeń/odkształceń oraz badań mikrostrukturalnych. Zastosowano trzy rodzaje spoiwa (Scott Bader) do połączenia okładek z rdzeniem: spoiwo dwufazowe z twardym napełniaczem, spoiwo lekkie z napełniaczem w postaci mikrosfer oraz żywicę poliestrową (przyklejanie pianki do nieutwardzonych powłok). Obciążenie inicjacji pęknięć było niezależne od spoiwa i wyniosło ok. 2,5 kN dla wszystkich próbek. W badaniach quasi-statycznych wartość ta okazała się niższa: 1,2-1,7 kN. Największą podatność do pękania poprzez rdzeń wykazały próbki ze spoiwem dwufazowym zawierającym twarde cząstki. Badania sekwencji pękania próbek przy użyciu kamery do szybkiej fotografii pozwoliły ustalić, że powodem tego była słaba adhezja na granicy spoiwo-pianka (pękanie miało charakter adhezyjny) w przeciwieństwie do próbek z lekkim spoiwem zawierającym mikrosfery, gdzie pęknięcie miało charakter kohezyjny. Najskuteczniejszym w warunkach udaru spoiwem okładek i rdzenia okazała się sama żywica poliestrowa w procesie formowania "na mokro".

EN

Impact resistance of glass/polyester-PVC foam core sandwich structures was studied using instrumented impact tests. The efficiency of three face core bonding agents was estimated: the two Scott Bader adhesives (the high density, and the low density) and polyester resin (wet lay-up). The load (deflection-) time plots were analyzed in terms of the threshold load for impact damage and maximum impact load. With the aid of high-speed photography the damage initiation load was found approximately 2.5 kN, independent of the adhesive type compared to 1.2-1.7 kN obtained in the quasi-static indentation tests. It was found that for low velocity impact loading high density adhesive was the least effective face/core bonding agent since the core crack originated from the adhesive/core interfacial fracture while for the low density bonding agent cohesive fracture occurred. Resin-bonded specimens were most resistant to the development of the face/core fracture.

2

Low velocity impact damage in glass / polyester composite sandwich panels

Lendze T., Wojtyra R., Guillaumat L., Biateau C., Imielińska K.

Advances in Materials Science

|

2006

|

Vol. 6, nr 1

26-34

EN

Impact resistance of glass/polyester facesheets/PVC foam core sandwich structures was primarily assessed in terms of skin-/core bonding efficiency using two types of adhesives and bonding with uncured resin. Also, the air-coupled ultrasonic C-scan technique was estimated as a means of characterizing impact damage size in sandwich structures. The following observations were made. The impact damage size estimated by visual inspection was much more extensive in all samples, which is due to the C-scan images showing only the overlapping delaminations area directly under the impact site, whereas the visual inspection of the laminate surface and macroscopic observations of the sample section show the extent of the largest, single delamination. The least extensive damage size was found in the two-phase high-density adhesive samples showing also the highest tendency for core cracking. In contrast, the “pinkglue” adhesive, which is low-density due to the presence of the microspheres provides greater local flexibility which prevented core craking.

3

On delamination threshold loads in low velocity impact on glass-carbon/epoxy composites

Imielińska K., Wojtyra R., Kozłowski M.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 1

69-74

EN

When a structure is accidentally impacted by an object, (e.g. by dropping a tool) it may be important to know if the impact is likely to cause serious damage in the structure. The easiest way to solve this is to compare the impact energy with the threshold impact energy of the structure. Thus, it is necessary to find the threshold impact energy of the structure which depends on the properties of the material and boundary conditions. In the present work the problem of delamination threshold load assessment was studied for epoxy laminates reinforced with woven glass-carbon laminates. The behaviour of symmetrical and unsymmetrical glass E/carbon C laminate was studied (E/C/E/C/E and E/E/C/E/C). Instrumented impact and static indentation tests were used. The rebound impact tests were conducted on the 100 mm square specimens in standard instrumented dropping weight tower Ceast Dartester. Indentation tests were performed using the same samples and supports geometry as in impact tests. The acoustic signal was used to assess the load and deflection corresponding to the first damage in the laminate. Damaged samples were examined using SEM. The approximate projected maximum delamination area was assessed and plotted against impact energy and maximum load (Fig. 6). The experimental results obtained in this work show (Figs 5, 6) that, similar to quasi-isotropic fibre reinforcement, for woven glass/carbon/epoxy laminates there exists a threshold impact load corresponding to a sudden jump of the area of delaminations from zero to a certain value (100 mm2). The threshold impact energy was found 1.5 J independent of the glass fibre stacking sequence. The near-the-threshold damage in woven glass-carbon/epoxy laminates consists of delaminations and fibre/matrix debonding. Good correlation of the projected damage area obtained in this work for static (indentation) and impact measurements confirm that prediction of the threshold impact damage by quasi static tests instead of instrumented impact test is practical and useful.

PL

Przedstawiono badania charakteru i rozmiaru zniszczeń w laminatach epoksydowych wzmocnionych włóknami węglowymi oraz szklanymi i węglowymi wywołanych przez udary o małej energii. Na podstawie dynamicznych charakterystyk obciążeń w funkcji czasu i odkształcenia płytek określano zależność pola delaminacji w funkcji obciążenia wywołującego te zniszczenia. Ze względu na konieczność posiadania młota spadowego z oprzyrządowaniem do prób dynamicznych badania takie są kłopotliwe. Jednak wyniki prób prowadzonych w zaawansowanych laboratoriach kompozytowych w Wlk. Brytanii i USA wskazują na możliwość wykorzystania badań przy obciążeniach quasi-statycznych o analogicznym układzie podpór i geometrii próbki do oceny progowych obciążeń wywołujących inicjacje delaminacji w laminacie. Korzystając z takiej możliwości, porównano zniszczenia powstałe przy obciążeniach quasi-statycznych i udarowych (określonych przez maksymalne obciążenie Pmax). Posiadane dane z pomiarów dynamicznych o energii udaru wyższej od progowej umożliwiły identyfikację obciążenia wywołującego skokową inicjację delaminacji w laminacie epoksydowym o wzmocnieniu szklano-węglowym. Badania stanowią wprowadzenie do prognozowania obciążeń i energii wywołujących inicjację delaminacji w kompozytach warstwowych.

4

Advanced epoxy composites of improved impact tolerance

Imielińska K., Wojtyra R.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 9

61-67

EN

The materials aspects of improved low velocity impact tolerance have been reviewed. These include: tougher matrix systems, controlling fibre/matrix interfacial bond strength, using woven and mixed woven fibre fabrics, protective layers, stitching, Z-pinning, hybrid reinforcement, 3D structures, non-crimp fabrics NCF. For current structures, Z pinning shows the most promise, although the cost associated with this concept is currently high. For future structures, 3D woven materials show significant promise for impact tolerant design. As an illustration to the problem selected experimental results from the authors' work on low velocity impact (rebound) behaviour were presented for hybrid glass/carbon/epoxy and glass/epoxy toughened with phenolic microspheres as well as aramid-glass with three different matrix types. The results showed that toughening epoxy matrix with phenolic microspheres had positive effect on absorbed impact energy (Figs 3, 4). The second phase acts to absorb significant amount of energy during fracture through mechanisms of crack front bowing and crack splitting. Changing to a tougher resin system has a number of advantages, most notably an increase in delamination resistance. However, other mechanical properties of tougher materials tend to be reduced, particularly compression dominated properties, which may suffer due to increased matrix compliance. Protective layer of aramid-glass fabric had minor effect on impact characteristics but was found promising in terms of perforation resistance. Interlayer woven carbon/glass-fibre/epoxy composites are used in practice in the construction of composite marine crafts at critical points of the glass/epoxy structure where improved stiffness is needed. The results obtained in this study for glass/carbon composites and in the previous work show (Figs 3, 4) that interlayer woven carbon/glass-fibre/epoxy composites exhibit high impact energy absorption combined with high strength. Impact damage resistance and impact damage tolerance of glass/carbon/epoxy composites depends on the stacking sequence of the laminate.

PL

Przedstawiono przegląd sposobów poprawy tolerancji udarów w nowoczesnych laminatach polimerowych. Są to: wytrzymalsze i bardziej ciągliwe materiały osnowy, dobieranie odpowiedniego powiązania osnowy i włókien, stosowanie włókien w postaci tkanin, zszywanie preform z wielu warstw tkanin, łączenie włókien ciągłych w preformy za pomocą kompozytowych szpilek, stosowanie tkanin NCF z włókien ciągłych łączonych na grubości dodatkowym oplotem, wzmocnienie hybrydowe, warstwy ochronne z innych włókien. Jako ilustrację problemu przedstawiono niepublikowane, wybrane wyniki badań autorów naświetlające zachowanie kompozytów hybrydowych szklano-weglowych i szklanych o osnowie wzmocnionej mikrosferami z żywicy fenolowej oraz kompozytu szklanego z ochronną warstwą tkaniny aramidowo-szklanej. Wykazano, że wzmocnienie osnowy epoksydowej mikrobalonami fenolowymi ma pozytywny wpływ na absorpcję energii sprężystej (rys. rys. 3 i 4) dzięki mechanizmowi rozszczepiania końcówki pęknięcia i wyginania frontu pęknięcia. Wzmocnienie osnowy polimerowej utrudnia powstawanie delaminacji, jednak inne właściwości mechaniczne kompozytów o wzmocnionej osnowie ulegają nieznacznemu pogorszeniu. Ochronna warstwa aramidowo-szklana nie wpłynęła znacząco na poprawę absorpcji energii laminatu szklanego. Hybrydowe kompozyty wzmocnione warstwami włókien szklanych i węglowych są stosowane w praktyce w krytycznych miejscach konstrukcji kadłuba, gdzie wymagana jest podwyższona sztywność. Przedstawiono wyniki badań absorpcji energii laminatów o układzie warstw powierzchniowych: szkło/szkło/węgiel oraz węgiel/szkło i porównano z wcześniejszymi wynikami badań wpływu kolejności warstw węgiel/szkło na tolerancję udaru w próbie poudarowej wytrzymałości na ściskanie.

5

Wpływ absorpcji wody na właściwości laminatów winyloestrowych wzmocnionych włóknem aramidowym i szklanym

Imielińska K., Wojtyra R.

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 7

192-197

PL

Zbadano zachowanie dwóch laminatów o osnowie winyloestrowej, wzmocnionych włóknami aramidowymi i szklanymi w stanie suchym i po zanurzeniu w wodzie. Materiały poddawane są badaniom ze względu na potencjalne zastosowanie w okrętownictwie i brak podobnych danych w literaturze. Wzmocnienie laminatów miało postać tkaniny hybrydowej aramidowo-szklanej (1) lub składało się z na przemian ułożonych jednorodnych warstw włókien aramidowych (Tworon) i szklanych (2). Zbadano chłonność wody do nasycenia (70°C), określając współczynniki dyfuzji wody, zgodnie z II prawem Ficka. Określono właściwości laminatów w próbie zginania i ścinania międzywarstwowego. Laminaty (1) chłoną wodę znacznie wolniej niż laminaty (2) i nasycają się przy wyższej zawartości wody pomimo nieznacznie tylko wyższej zawartości higroskopijnych włókien aramidowych. Wytrzymałość na zginanie i ścinanie międzywarstwowe, jak i moduł sprężystości przy zginaniu są wyższe dla laminatu wzmocnionego tkaniną hybrydową. Dotyczy to zarówno stanu suchego, jak i nasycenia wodą. Woda zaabsorbowana przez laminat wywołuje widoczną degradację mikrostruktury, objawiającą się licznymi pęknięciami na granicy włókien i żywicy. Defekty te nie wywołują obniżenia wytrzymałości na ścinanie międzywarstwowe, ale znacząco zmniejszają odkształcenie próbki przy zginaniu.

EN

Two vinyl ester laminates reinforced with aramid and glass fibres have been tested in dry condition and after immersion in water. Materials were tested for their potential use in marine applications. The reinforcement was in the form of woven hybrid aramid-glass fabric (1) or woven aramid fibre layers interleaved with woven glass fibre layers (2). Accellerated water immersion tests (70°C) have been conducted followed by flexure and interlaminar shear strength (ILSS) tests. Water absorption curves have been plotted (Fig. 1) and diffusion coefficients have been calculated. Despite only slightly higher fraction of hygroscopic aramid fibres moisture absorption saturation values as well as diffusion coefficients were found higher for composite (2). Flexural strength and modulus and interlaminar shear strength have also been found superiour for hybrid fabric-reinforced laminates (Figs. 2, 3). This refers both to the dry and wet condition. It has been demonstrated that water causes serious damage in the microstructure of the laminates consisting mainly of fibre/matrix debonding (Figs. 4, 5). These defects have little effect on the flexural strength properties of the laminates. ILSS and flexural strength of the laminates in the dry and wet condition were very similar. However, the reduction in the elastic modulus and dramatic decrease in the deflection of the samples have been observed following water saturation.

6

Wpływ wody i udaru na właściwości mechaniczne nowoczesnych kompozytów polimerowych dla okrętownictwa

Imielińska K., Wojtyra R.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 6

627-630

PL

Zbadano zachowanie dwóch kompozytów warstwowych hybrydowych o wzmocnieniu aramidowo-szklanym w osnowie winyloestrowej i epoksydowej, w stanie suchym i po nasyceniu wodą. Materiały te badano ze względu na zastosowanie w okrętownictwie i interesujące właściwości włókien aramidowych - lżejsze od włókien węglowych, niezwykle odporne na przebicie przy udarze i ścieranie, ale jednocześnie bardzo drogie (ok. 200 zl/m kwadratowy) i higroskopijne. Zbrojenie laminatów miało postać tkaniny hybrydowej aramidowo-szklanej (1) lub składało się z naprzemian ułożonych jednorodnych warstw włókien aramidowych i szklanych (2). Zbadano chłonność wody do nasycenia (70%C), określając współczynniki dyfuzji wody. Określono własności laminatów w próbie rozciągania, zginania ściskania i ścinania międzywarstwowego. Ze względu na słabą zwilżalność włókien aramidowych przez żywicę winyloestrową kompozyty wykazały bardzo niską wytrzymałość na ścinanie międzywarstwowe w stosunku do kompozytów wzmocnionych włóknem szklanym. Wpływ wody był minimalny. Wytrzymałość na ściskanie, najbardziej niekorzystna własność kompozytów aramidowych w przypadku laminatów aramidowo-szklanych okazała się ponad dwukrotnie niższa niż kompozytów wzmocnionych włóknem szklanym ze względu na bardzo niską wytrzymałość na ścinanie włókien aramidowych. W stanie mokrym własność ta dodatkowo spada z powodu pęknięć na granicy włókien i osnowy spowodowanych przez naprężenia wywołane przez nierównomierną absorpcję wody. Wszystkie badane właściwości okazały się wyższe dla laminatu zbrojonego tkaniną hybrydową (1) w stosunku do kompozytu (2). Dotyczy to zarówno stanu suchego jak i po nasyceniu wodą. Kompozyty ze wzmocnieniem (2) nasycają się szybciej i przy wyższej zawartości wody (4,4%) dla obu typów osnowy. Określono odporność udarową komozytów za pomocą pola zniszczeń udarowych w funkcji energii udaru w próbie ze spadającym ciężarem oraz poudarową wytrzymałość na ściskanie. Pod wpływem wody i udaru o energii wywołującej prawie niewidoczne zniszczenia wytrzymałość na ściskanie (3,5-4,5 kJ/m) spadła o około 30-40% w porównaniu z 20-30% dla próbek suchych. Nie zaobserwowano znaczącej różnicy w odporności udarowej kompozytów (1) i (2).

EN

The behaviour of two hybrid laminated composites reinforced with aramid and glass fibres in vinyl ester or epoxy matrix has been studied in dry and water saturated condition. These materials have been selected because of the applications in ship building industry and interesting properties of aramid fibres - lighter than carbon fibres, highly resistant to impact perforation and abrasion, yet very expensive and hygroscopic. The reinforcement was in the form of hybrid aramid-glass fabric A-E (1) and interlayer aramid fabric and glass fabric A/E (2) in vinyl ester or epoxy resin. Water absorption has been tested in 70 degrees centigrade, diffusion coefficients have been determined. The interlaminar shear strength (ILSS), flexural, tensile and compression strengths have been estimated and found superiour for reinforcement (1) both in dry and wet condition, yet much lower than for glass-fibre reinforced composite due to poor wettability of aramid fibre by the resins. Composites with reinforcement (2) absorb 4,4% water at saturation. Water caused numerous fibre-matrix debonding both in glass as well as aramid fibre boundles due to differences in water absorption characteristics of components. This damage does not affect the ILSS however has a strong effect on flexural and compression behaviour. The joint effect of impact and water on impact damage size and compression after impact strength have been studied. Under the influence of water compression after impact strength decreased by 30-40% as compared with 20-30% for dry samples for barely visible impact damage. There was no great difference in the impact behaviour of composite (1) and (2).

7

Udarowe pękanie hybrydowych kompozytów epoksydowych zbrojonych włóknami szklanymi, węglowymi i aramidowymi

Imielińska K., Wojtyra R.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 3

127--134

PL

W pracy przeanalizowano obrazy zniszczeń w laminatach hybrydowych węglowo-szklanych i węglowo-szklano-aramidowych wywołanych spadającym ciężarem, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak energia uderzenia, grubość laminatu, postać zbrojenia hybrydowego. Przeanalizowano też wpływ obrazu zniszczeń na własność najbardziej wrażliwą na wewnętrzne zniszczenia laminatu - poudarową wytrzymałość na ściskanie. Spośród badanych laminatów hybrydowych o grubości ok. 3 mm najkorzystniejsze pod względem obrazu zniszczeń i znormalizowanej, poudarowej wytrzymałości na ściskanie okazały się laminaty zbrojone włóknami węglowym i szklanym o kolejności ułożenia warstw C/E/C/CE/C. W przypadku grubszych laminatów (4/5,5 mm) najmniej uszkodzeń wykazał laminat węglowo-aramidowo-szklany. Porównano uzyskane obrazy zniszczeń z rezutatami otrzymanymi dla laminatów zbrojonych hybrydową tkaniną aramidowo-węglową. Laminaty te wykazały jednak najwyższy spadek wytrzymałości na ściskanie, pomimo niewielkich zniszczeń wewnętrznych.

EN

Low energy impact damage in hybrid epoxy laminates reinforced with woven fabrics of carbon and glass as well as carbon, glass and aramid has been studied, depending on impact energy, laminate thickness, type and stacking sequence of reinforcement. The effect of internal damage on residual compression strength after impact has been analysed. The best performance in terms of constrained impact damage area and compression strength after impact for thin laminates (t=3 mm) has been observed for hybrid carbon-glass laminate with stacking sequence C/E/C/C/E/C. Among the thick laminates (t=4/5,5 mm) the most constrained damage has been found for carbon-glass-aramid laminate. The results have been compared with impact damage images obtained for carbon-aramid fabric reinforced laminate, that exhibited the smallest area of impact damage, however the highest reduction of compression strength.

8

Post-impact moisture absorption in hybrid glass, aramid, carbon/epoxy composites

Imielińska K., Wojtyra R.

Advances in Materials Science

|

2003

|

Vol. 3, nr 1(3)

27--33

EN

Replacement of glass-fibre/polyester resin laminates, traditionally used in shipbuilding by advanced hybrid composites requires detailed knowledge about the behaviour of the materials in service conditions. In the present study the effect of impact on water absorption has been studied for hybrid aramid-carbon-fabric and aramid-glass- fabric/epoxy laminates as well as carbon and glass reinforced laminates for comparison. It bas been found that the protective layer of gelcoat (with a small opening) prevents the important moisture absorption of the laminates, consequently for unimpacted specimens the effect of conditionig in room and boiling water was confined to that of pure epoxy resin and no significant differences in the behaviour of different composites were found. For impacted specimens water absorption was highest for aramidglass and aramid-carbon - fibre/epoxy composites (3,1% and 2,9% respectively). Closure of impact induced cracks decreased the real differences between the weight uptake of different laminates. Preliminary tests of residual compression strength after impact (10 J) and conditioning (2,6% weight uptake) performed for glass fibre composites show that there is a reduction of initial compressive strength of 19% and 17%, respectively. Joint action of both impact and water resulted in 1/3 loss of materials compression strength.

9

Wpływ rodzaju zbrojenia i kolejności ułożenia warstw na tolerancję zniszczeń wywołanych udarami o małej prędkości laminatów epoksydowych zbrojonych włóknem węglowym, szklanym, kevlarowym i hybrydowych

Imielińska K., Wojtyra R.

Kompozyty

|

2002

|

R. 2, nr 5

364-368

PL

W pracy, będącej fragmentem projektu dotyczącego wprowadzania nowych materiałów kompozytowych do budowy małych jednostek pływających, porównano zachowanie pod obciążeniem statycznym i udarowym laminatów epoksydowych zbrojonych tkaniną węglową lub szklaną z własnościami laminatów hybrydowych zawierających zarówno zbrojenie szklane, jak i węglowe w różnej ilości i układzie geometrycznym. Określono odporność udarową za pomocą kryterium poudarowej wytrzymałości na ściskanie związanej z wielkością pola zniszczeń w laminacie poddanym uderzeniu o określonej energii. Kryterium to można też określić mianem tolerancji zniszczeń spowodowanych przez udary o małej prędkości.

EN

Interest in composite materials for structural components has increased rapidly in the last decade. Proper selection of fibre and matrix may be expected to provide weight savings up to 50 percent over structural metals as well as improvements in fatigue endurance and corrosion resistance, reduced manufacturing costs and precise tailoring of material properties to service loads. In spite of these and other advantages which can be achieved with composite materials their use in many applications has been limited by concerns over their susceptibility to impact damage during the manufacturing process and in service as well as the corresponding reductions in mechanical properties resulting from such damage [1-3]. Consequently damage resistance and damage tolerance under impact loading can be regarded as most important characteristics of fibre reinforced composites [4]. Depending on the characteristics of composite constituents the choice of fibre and matrix type, laminate configuration and loading geometry the damage process can be a very complex combination of energy absorption mechanisms. In particular the selection of the types of fibres, form of reinforcement (woven or unidirectional) as well as stacking sequence play an important role in determining failure mechanisms, the extent of damage and the threshold energy of the composite. Often this damage may not be visible from the laminate surface, but its presence substantially reduces the mechanical properties of the composite, especially the in-plane stiffness and strength [7j. The results presented in this paper are a part of a broader study of new laminates for marine structures. The purpose of the project was to characterise the impact response and impact damage tolerance of four different laminates considered for use in construction of small ships. Woven carbon fabric and glass fabric laminates have been compared with the behaviour of laminates with different stacking sequence of carbon and glass layers (E/C/E/C/E/C/E, C/E/C/C/E/C, C/C/E/E/E/E/C/C) as well as Kevlar-glass and Kevlar-carbon fabric laminates. Impact behaviour was assessed on (100x100 ram) square laminate specimens using a dropweight facility. Weights with a hemispherical nose of 12 mm in diameter were dropped through 1 m along the rails to hit the laminate at the centre of the span of the specimen freely supported on the steel plate with a central, circular opening 38 mm in diameter. The weights were adjusted to give the incident energies 10:64J. Three specimens have been tested for each impact energy level. The impact resistance was assesed in terms of internal delamination surface area resulting from impact of a given incident energy. The extent of impact damage has been estimated by ultrasonic C-scan technique or by visual inspection. The first method has been applied to the specimens containing carbon fibres which were opaque to light. The second approach was used in the case of glass and Kevlar-glass laminates for which visual observation of internal damage against the strong source of light was possible. Compression after impact tests were performed on impacted square specimens (100x100 mm) using abtibuckling device. The graphs of impact damage area vs. normalised impact energy have been plotted and compression strength after impact has been related to the area of impact damage. For comparison, the same plots have been analysed for Kevlar-carbon fabric and Kevlar-glass fabric laminates. Tensile and bending strengths have also been compared for different laminates. It has been concluded that all carbon-glass laminates had similar post-impact compression strength for the same area of impact damage regardless the stacking sequence. Kevlar-glass fabric laminate showed similar damage tolerance and mechanical properties as carbon-glass laminates. Despite the high price laminates reinforced with Kevlar-carbon fabric were importantly inferiour than other materials. Regarding low velocity impact damage tolerance, in the case when the extreme strength and stiffness are not required, expensive carbon laminates tested in the present work can potentially be replaced by cheaper carbon glass-epoxy laminates of diverse stacking sequence as well as by Kevlar-glass fabric laminates.

10

Wpływ modyfikacji osnowy epoksydowej mikrokulkami szklanymi na poudarową wytrzymałość laminatów epoksydowych zbrojonych włóknami szklanymi.

Imielińska K., Wojtyra R.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 2

102-107

PL

W pierwszej części pracy przedstawiono wyniki badań wpływu ilości napełniacza (0/45% obj.) na długość pęknięć udarowych w próbkach z żywicy epoksydowej napełnionej mikrokulkami szklanymi, wskazując na znaczne obniżenie rozmiaru zniszczeń spowodowanych udarami o danej energii dla danej ilości napełniacza, w porównaniu z czystą żywicą. Następnie zbadano wpływ, jaki tak zmodyfikowana żywica może mieć na zniszczenia udarowe laminatu, którego będzie osnową. Uzyskano zmniejszenie obszaru wewnętrznych zniszczeń udarowych w stosunku do laminatów wykonanych na bazie czystej żywicy, poddanych udarom o tej samej energii. Poudarowa wytrzymałość na rozciąganie utrzymuje się na poziomie wytrzymałości materiału nie uderzonego do pewnej progowej wartości energii uderzenia (ok. 3J), a następnie spada gwałtownie dla laminatu niemodyfikowanego i nieznacznie (w zakresie stosowanych energii uderzenia) - dla laminatu napełnionego mikrokulkami szklanymi. Większą tolerancję udarów w laminatach z matrycą modyfikowaną tłumaczy się występowaniem w tych materiałach mechanizmów absorpcji energii uderzenia, które sprzyjają zmniejszeniu długości pęknięć poprzecznych osnowy oraz hamowaniu delaminacji na granicy włókien i żywicy.

EN

First, the results of falling weight impact tests for epoxy resin filled with glass beads of different volume fraction (0-45%) at possible matrix materials for laminates have been demonstrated. The considerable decrease in impact damage size has been found in modified resin specimens as compared to unmodified ones, subjected to impact of equal energy. Next the effect of glass beads modified-matrix on impact damage size and residual tensile strength after impact of continuous glass fibre laminates has been examined. It has been found that incorporation of glass beads into the laminate matrix leads to decreased area of impact damage as compared with the pure resin matrix. Residual tensile strength of both pure epoxy matrix laminates and glass beads-filled materials remains unchanged for small impact energies, despite the observed damage. Beyond the threshold value the residual tensile strength falls considerably for pure resin laminates, whereas for glass filled materials only slight reduction has been observed. Improved impact tolerance of glass-beads-modified laminates can be related to the crack energy absorption mechanisms resulting in decreased number of transverse matrix cracks as well as less extensive delaminations which tend to arrest at the glass particles on the fibre-resin boundary.

11

Impact resistance and damage tolerance of hybrid: carbon, glass, Kevlar/epoxy laminates.

Imielińska K., Wojtyra R., Castaings M.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 4

388-391

EN

As a part of a broader study of new laminates for marine structures a drop weight impact response and residual compression strength after impact of four laminates reinforced with carbon, carbon and glass, Kevlar/carbon and Kevlar/glass fabrics have been studied. Impact damage surface area corresponding to the impact energy level has been estimated by means of air-coupled ultrasonic C-scan technique. Minor differences in performance of laminates in which carbon fibres have been partly replaced by glass fibres may indicate that carbon fibre laminates can be replaced by cheaper carbon/glass or Kevlar glass laminates.

PL

W ramach szerszego programu badań zastosowania nowych materiałów na konstrukcje okrętowe zbadano odporność na uderzenia spadającym ciężarem i poudarową wytrzymałość na ściskanie czterech laminatów wzmocnionych włóknem: węglowym, węglowym i szklanym, Kevlarowym/węglowym, Kevlarowym/szklanym w postaci tkanin. Rozmiar strefy zniszczeń odpowiadających danemu poziomowi energii uderzenia, przyjęty jako kryterium odporności udarowej został wyznaczony metodą ultradźwiękową ze sprzężeniem powietrznym. Niewielkie różnice w zachowaniu materiałów uzyskane dla laminatów, w których włókna węglowe zastąpiono częściowo szklanymi wskazują na możliwość zastępowania laminatów wzmocnionych włóknami węglowymi tańszymi laminatami węglowo-szklanymi lub Kevlarowo/szklanymi.