Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie emisji akustycznej do monitorowania degradacji kompozytów włóknistych

Lusa T., Paradowski K., Ciesielski M., Witemberg-Perzyk D., Kurzydłowski K. J.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 4

379-384

PL

Przedstawiono badania wpływu szybkości odkształcenia na degradację kompozytu włóknistego za pomocą pomiarów emisyjności akustycznej na przykładzie kompozytów o osnowie poliwęglanowej wzmacnianych tkaniną szklaną. Charakterystyka sygnałów emisji akustycznej (EA) zbieranych podczas prób rozciągania wykazała różnice w typach zjawisk zachodzących w strukturze materiału podczas odkształcania z różną szybkością, związane z efektem historii odkształcenia. Przyczyną tego efektu są procesy zachodzące z różną szybkością i przy różnych wartościach naprężeń na poziomie mikrostrukturalnym. Dodatkowym celem badań, oprócz opisanego efektu historii odkształcenia, było określenie możliwości badania zjawisk zachodzących w kompozycie włóknistym przy różnym sposobie obciążania metodą EA.

EN

The paper presents investigations of tensile strain rate influence on structural degradation of glass fabric reinforced polycarbonate composite with acoustic emission (AE) technique. Tests were carried out with two different types of applied load. AE characteristics of signals acquired during tensile tests showed differences in types of phenomena occurring in material's structure during deformation. These phenomena are related to an effect of material deformation history. Causes of this effect are processes taking place with different rate and with different value of stresses in microscale. Analysis of AE parameters in three ranges of the material plastic deformation showed an occurrence of two damage mechanisms which is clearly visible as high peaks at different frequencies. Samples under tension load according to A scheme showed large amount of signals with frequencies 150+205 kHz. In the case of samples under tension load according to B scheme showed, domination of signals with frequencies 150+250 kHz, moreover there occur much more signals with frequencies from range 300+550 kHz. Based on differences in frequencies of acquired signals, was found that that for investigated material occur two damage mechanisms related with type of load scheme. Analysis of Acoustic Emission signals for samples related to different types of lad scheme, showed that effect of material deformation history has significant influence on it tensile strength. Estimation of Acoustic Emission changes for composite materials produced by plastic deformation give possibility to assume temporary stage of microstructure degradation. These results confirmed possibility of structural degradation monitoring of fiber reinforced composites using AE technique.

2

Kryteria wytrzymałościowe dla kompozytów polimerowych przy obciążeniach zależnych od czasu

Witemberg-Perzyk D.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 1

22-25

PL

W wielu pracach stwierdzono wpływ przebiegu obciążania (lub deformacji) w czasie, czyli historii odkształcenia, na naprężenie niszczące dla materiałów reologicznych, w tym kompozytów polimerowych. Do opisu tego typu efektów mogą być zastosowane kryteria zniszczenia, wykorzystujące pojęcia składników właściwej energii odkształcenia postaciowego, a w szczególności ich rozszerzone wersje, uwzględniające akumulację i dysypację energii wskutek zjawisk reologicznych. Celem niniejszej pracy była ocena stosowalności tych kryteriów dla wybranego kompozytu polimerowego w próbach jednoosiowego rozciągania z różnymi programami obciążania. Stwierdzono, że żadna ze składowych energii odkształcenia nie jest stała, a zatem nie może być bezpośrednio zastosowana jako kryterium zniszczenia.

EN

The mechanical properties of polymer materials, including composites, can be significantly time-dependent. In particular, an influence of the course of loading or deformation, i.e. history effect, on failure stress has been observed and described in several previous works. An acknowledged approach to the formulation of the failure criterion of inelastic materials is that utilizing the specific strain energy concept. In the present work tensile strength of a woven fiber reinforced thermoplastic composite was investigated. The tensile tests were carried out in the warp direction, using the MTS model 810 machine, which allowed arbitrary load or cross-head displacement programming in time. Two basic types of loading programs were examined: monotonic with two different machine cross-head speeds 0.05 mm/min and 5 mm/min as well as creep at several constant load levels, preceded by fast monotonic loading. The stored and dissipated energy components were calculated from a rheological material model consisting of the following elements connected in series: Hook's term, time-independent plastic term responsible for deviation of the stress-strain curve due to proceeding structure damages as well as Kelvin's and Newton's terms, responsible for time-dependent energy dissipation and conservation. The model's parameters were calculated by fitting the theoretical curves to stress-strain-time experimental results using the simulated annealing optimization method. The results presented indicate that none of the main energy components is constant, but all of them seem to be linear functions of the failure stress and, consequently, they cannot be directly used as a failure criterion. The failure criterion requires further elaboration and validation for various types of time-load time-dependencies. A good starting point may be the stored strain energy, modified by including its dependency on stress.

3

Standard constitutive equations of linear viscoelasticity of UD xFRP composites

Klasztorny M., Piekarski R., Witemberg-Perzyk D.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2007

|

z. 219

275--288

EN

The study concerns structural UD xFRP composites, i.e. hardening plastics reinforced with long fibres aligned unidirectionally. The homogenized composite is modeled as a linearly viscoelastic, monotropic material. A method for predicting the viscoelastic properties of the composite has been developed under the following basic assumptions: the fibres are elastic, monotropic and packed in a hexagonal scheme; the matrix is a viscoelastic isotropic material described by HW/H, HWK/H or HWKK/H rheological models. The method employs the exact stiffness theory of the composite and the elastic-viscoelastic analogy principle. Standard constitutive equations of linear viscoelasticity of UD xFRP composites have been formulated. An algorithm for exact analytical calculation of the composite’s viscoelasticity constants has been developed.

PL

Praca dotyczy polimerowych kompozytów konstrukcyjnych typu UD xFRP, tzn. duroplastów wzmocnionych jednokierunkowo włóknami długimi. Kompozyt po homogenizacji jest modelowany jako materiał liniowo lepkosprężysty, monotropowy. Rozwinięto metodę przewidywania właściwości lepkosprężystych kompozytu przy następujących założeniach: włókna są sprężyste, monotropowe i upakowane w schemacie heksagonalnym; matryca jest izotropowym materiałem lepkosprężystym opisanym modelem reologicznym HW/H, HWK/H lub HWKK/H. W metodzie wykorzystano ścisłą teorię sztywności kompozytu oraz zasadę analogii sprężystej – lepkosprężystej. Sformułowano standardowe równania konstytutywne liniowej lepkosprężystości kompozytów typu UD xFRP. Opracowano algorytm ścisłego analitycznego wyznaczania stałych lepkosprężystości kompozytu.

4

Mechanisms and mechanics of porosity formation in ductile iron castings

Perzyk M., Witemberg-Perzyk D.

Archives of Foundry Engineering

|

2007

|

Vol. 7, iss. 4

147-150

EN

Shrinkage defects in ductile iron castings can be of two basic types: shrinkage cavities associated with the liquid contraction prior to the expansion period of the iron as well as the porosity, which may appear even if the liquid shrinkage is fully compensated. In the present paper two possible mechanisms of the porosity are presented and analyzed. The first one is the Karsay's mechanism based on the secondary shrinkage concept. The second one is the mechanism acting during the expansion period of the iron, first suggested by Ohnaka and co-authors and essentially modified by the present authors. The mechanical interactions between casting and mould are determined for the both mechanisms. Their analysis leads to the conclusion, that porosity forms during expansion period of the melt. The direct cause is the negative pressure which appears in the central part of the casting due to the differences in expansion coefficients of the fast cooling surface layer and slow cooling inner region. Observations concerning feeding behavior of ductile iron castings, based on this mechanism, agree well with industrial practice. The secondary shrinkage is not only needless to induce the porosity, but the corresponding mechanism of its occurrence, proposed by Karsay, does not seem to be valid.

5

Analiza wpływu historii odkształcenia na wytrzymałość kompozytu włóknistego z wykorzystaniem emisj i akustycznej

Witemberg-Perzyk D., Paradowski K., Baran I.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2006

|

R. 103, z. 6-M

517-520

PL

Przedstawiono wpływ historii odkształcenia na wytrzymałość kompozytu włóknistego dla prób rozciągania ze stałą, niewielką prędkością oraz prób pełzania poprzedzonego szybkim obciążeniem. Rejestracja sygnałów EA wykazała, że źródłem obserwowanego zjawiska są różnice w zmianach strukturalnych podczas obciążania z różnymi prędkościami.

EN

Influence of strain history on tensile strength of fiber-reinforced composite is presented, for tests with constant, slow strain rate and creep tests preceded by fast loading. Recorded AE signals revealed that the source of the observed phenomenon are the differences in structural changes during loading with different rates.

6

Influence of loading course on failure stress of glass fabric reinforced polycarbonate composite

Witemberg-Perzyk D., Boczkowska A., Pakieła Z.

Kompozyty

|

2005

|

R. 5, nr 1

51-55

EN

Tensile strength of woven glass reinforced composites with polycarbonate matrix was investigated. Several types of loading programs were examined: monotonic with different strain rates, monotonic with preceding loading up to different values of the stress and subsequent unloading, creep at several constant load levels preceded by fast monotonic loading. Additionally, the composite matrix structural changes at the composite failure were monitored through measurements of the degree of whiteness (fogging) occurring in the matrix material. The experimental results have pointed out the basic types of the course of loading or deformation in which the history effect on failure stress is significant for the examined material. It was found that unloading, i.e. stress relief, has no remarkable influence. Significantly lower failure stresses were obtained for the loading programs which included creep at constant load, compared to all other cases, which revealed similar failure stress values. In particular, the change of strain rate, within the limits of two orders of magnitude in simple monotonic loading tests, had practically no influence on failure stress. The degree of whiteness of the matrix in creep tests was significantly higher compared to both fast and low rate monotonic loading tests, however no regularity was observed for the tests which included unloading. It is concluded that the phenomena associated with matrix damage may significantly influence the strength of the investigated composite. A further research, aimed at explanation of the creep effect on the composite failure stress, is necessary.

PL

Przedmiotem badań była wytrzymałość na rozciąganie kompozytu o osnowie z poliwęglanu wzmacnianego tkaniną z włókien szklanych. Zbadano szereg typów programów obciążania: monofoniczne z różnymi prędkościami odkształcenia, monotoniczne ze wstępnym obciążeniem do różnych wartości i odciążeniem, pełzanie przy różnych poziomach stałego obciążenia poprzedzone szybkim obciążeniem. Dodatkowo śledzono zmiany strukturalne w osnowie poprzez pomiary stopnia zbielenia (zmętnienia). Wyniki doświadczalne wskazały podstawowe typy przebiegów obciążania lub odkształcania, przy których wpływ historii na naprężenie niszczące jest dla badanego materiału znaczący. Stwierdzono, że odciążanie nie ma zauważalnego wpływu na naprężenie niszczące. Znacząco niższe wartości otrzymano natomiast dla tych programów obciążania, które obejmowały pełzanie przy stałym obciążeniu, w porównaniu do wszystkich innych przypadków, dla których uzyskiwano zbliżone wartości naprężeń niszczących. W szczególności zmiana prędkości odkształcania w granicach dwóch rzędów wielkości praktycznie nie miała wpływu na wartość naprężenia niszczącego. Stopień zbielenia osnowy w próbach pełzania był znacząco wyższy w porównaniu do prób, w których stosowano obciążania monotoniczne, zarówno z małą, jak i dużą prędkością odkształcania, jednakże nie zaobserwowano prawidłowości dla prób obejmujących odciążanie. Można sądzić, że zjawiska związane ze zniszczeniem osnowy mogą istotnie wpływać na wytrzymałość badanego kompozytu. Stwierdzono, że niezbędne są dalsze badania w celu wyjaśnienia wpływu pełzania na naprężenie niszczące kompozytu.

7

A rheological model of polymeric materials and identification of its parameters

Klasztorny M., Wilczyński A., Witemberg-Perzyk D.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2001

|

Vol. 39 nr 1

13-32

EN

A new rheological model of polymeric materials has been proposed, based on experimental data concerning creep of tensile samples. A mechanical model of the material consists of four elements connected in series, formulated by Hooke, Wilczyński, Kelvin and Newton. Constitutive equations of rheology of the polymeric material have been formulated, both in uncoupled and coupled form, with the analitycal generating functions weel-fitting the experiments. A method for the identification of the elastic, viscoelastic and viscous material constans, based on the creep of the tensile samples, has been developed and computerised. The introductory experiments have been carried out on samples made of POLIMAL 109 polyester resin and the results of identification of the material constans have been given.

PL

Model reologiczny materiałów polimerowych oraz identyfikacja jego parametrów. Zaproponowano nowy model reologiczny materiałów polimerowych, oznaczony symbolem H-W-K-N. Model machaniczny materiału składa się z czterech elementów połączonych szeregowo, sformułowanych przez Hooke'a, Wilczyńskiego, Kelvina i Newtona. Sformułowano równania konstytutywne reologii opisujące model H-W-K-N, w postaci niesprzężonej i sprzężonej, z funkcjami tworzącymi dobrze aproksymującymi eksperymentalne przebiegi pełzania. Opracowano metodę identyfikacji 14 stałych materiałowych, opisujących model H-W-K-N. Algorytm identyfikacji zaprogramowano w języku PASCAL. Podano wyniki identyfikacji stałych materiałowych żywicy polestrowej (POLIMAL 109), bazujące na pomiarach pełzania wzdłużnego i poprzecznego próbek przy rozciąganiu jednokierunkowym.