The study describes the results of tensile strength tests of hybrid laminates composed of thin titanium layers and glass and carbon fibre reinforced polymer layers. The tests were conducted at -120, RT (23°C) and 85°C. The tests allowed the basic mechanical properties to be determined, including: tensile strength, Young's modulus and strain at failure. The tests proved that as the temperature decreases, the strength of titanium/glass fibre reinforced polymers increases by 21 to 26% depending on the configuration, while the strength of titanium/carbon fibre reinforced polymers decreases by 6 to 8%. The Young's modulus values for all the tested systems increase by 3 to 7% as the temperature drops. A different tendency was observed regarding the strain at failure which decreases by 1 to 11% as the temperature drops. The tensile strength test results for the increased temperature (85°C) differ only slightly from those obtained at room temperature. The macroscopic analysis of the failed specimens revealed the existence of characteristic, prevailing forms of failure, namely breaking fibres, matrix cracking, including delamination and permanent deformation of the titanium layers.
PL
Przedstawiono wyniki badań wytrzymałości na rozciąganie laminatów hybrydowych składających się z cienkich warstw tytanowych oraz warstw kompozytów polimerowych wzmacnianych włóknami szklanymi oraz węglowymi. Próby przeprowadzono w temperaturze -120, RT (23°C) oraz 85°C. Podczas badań wyznaczono podstawowe właściwości mechaniczne, takie jak: wytrzymałość na rozciąganie, moduł Younga oraz odkształcenie przy zniszczeniu. Przeprowadzone próby wykazały, że wraz ze spadkiem temperatury wytrzymałość laminatów wzmacnianych włóknem szklanym wzrasta od 21 do 26% w zależności od układu, natomiast wytrzymałość laminatów wzmacnianych włóknem węglowym spada od 6 do 8% wraz ze spadkiem temperatury. Wartości modułu Younga dla wszystkich badanych układów wzrastają od 3 do 7% wraz ze spadkiem temperatury badania. Odmienną tendencję odnotowano dla wartości odkształcenia przy zniszczeniu, która zmniejsza się wraz ze spadkiem temperatury od 1 do 11%. Wyniki badań wytrzymałości na rozciąganie uzyskane dla temperatury podwyższonej (85°C) nie różnią się znacząco od wyników uzyskanych w temperaturze odniesienia (RT). Makroskopowa analiza zniszczonych próbek wykazała występowanie charakterystycznych, dominujących form zniszczenia w postaci zerwania włókien, pękania osnowy, w tym delaminacji oraz trwałych deformacji blach tytanowych.
The paper reports the experimental results of an investigation of the effect of forging temperature on the microstructure and hardness of Grade 5 titanium ELI. A growing interest in the use of titanium alloys in implantology results from their unique properties. Grade 5 titanium ELI is widely used in medicine for producing a variety of implants and medical tools such as hip, knee and shoulder joints; bone plates; pacemaker casing and its components; screws; nails; dental materials and tools. In the first part of the paper the properties of Grade 5 titanium ELI are described and examples of medical applications of this alloy are given. In a subsequent section of the paper, forging tests performed on this biomaterial in a temperature range from 750°C to 1100°C are described. Following the forging process, the results of the titanium alloy’s microstructure and hardness are reported. The experimental results are used to determine the most suitable forging temperature range for Grade 5 titanium ELI with respect to its microstructure.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The present study is an attempt to evaluate the developed exclusive technology for the production of high quality thin-walled Z profiles from Fibre Metal Laminates on the basis of an aluminium and epoxy-glass pre-impregnate using the autoclave process. The research examined Fibre Metal Laminates (Al/GFRP) based on metal sheets made of aluminium alloy and pre-impregnated tape made of glass fibres in an epoxy resin matrix. FML were produced in a 3/2 lay-up (three aluminium layers and two composite layers in 0/90 configuration). The following conclusions have been drawn on the basis of our exclusive technology for the production of thin-walled profiles made of FML laminates: (1) the hardening technology for pre-formed components in the autoclave process ensures the achievement of excellent dimensional tolerance of thin-walled profiles made of FML; (2) no delaminations, cracks, gas blisters etc. were detected by means of structural tests; (3) the process of forming Fibre Metal Laminates by means of component pre-forming does not significantly limit the values of selected profile angles. In the case of proper precision of component pre-formingand maintained regime in the case of the FML laminating process, the risk of structural defects, including profile corner zones, is significantly limited.
PL
W pracy podjęto próbę oceny opracowanej autorskiej technologii wytwarzania wysokojakościowych, cienkościennych profili typu Z z laminatów metalowo-włóknistych na bazie aluminium i preimpregnatu epoksydowo-szklanego z wykorzystaniem technologii autoklawowej. Przedmiotem badań był laminat metalowo-włóknisty (Al/GFRP) na bazie arkuszy blach metalowych stopu aluminium i preimpregnowanej taśmy z włókien szklanych w osnowie żywicy epoksydowej. Laminaty FML wytworzono w układzie 3/2 (trzy warstwy aluminium i dwie warstwy kompozytu w konfiguracji 0/90). Na podstawie przeprowadzonej analizy opracowanej technologii wytwarzania cienkościennych profili z laminatów FML sformułowano następujące wnioski: (1) technologia utwardzania wstępnie ukształtowanych komponentów z wykorzystaniem techniki autoklawowej zapewnia otrzymanie wysokiej stabilności i tolerancji wymiarowej cienkościennych profili z laminatów FML; (2) badania strukturalne nie wykazały rozwarstwień, pęknięć, pęcherzy gazów itp. w strukturze laminatu; (3) kształtowanie profili z laminatów metalowo-włóknistych przez wstępne formowanie komponentów nie ogranicza istotnie wartości dobieranych kątów kształtowników. Przy zachowaniu odpowiedniej precyzji wstępnego formowania komponentów oraz przy przestrzeganiu technologii laminowania kompozytów FML ryzyko defektów w strukturze, w tym w strefach naroży profili, jest znacznie ograniczone.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The aim of this paper is to present the adoption of the progressive damage model to describe the degradation of polymer composites under ultra-low-cycle fatigue. The first part of the paper is devoted to the presentation of the approach and discussion of the theoretical aspects of the numerical model. The model contains three states describing the material degradation process: undamaged response, point of damage initiation and damage evolution. The second part is devoted to the implementation of the presented model to describe the fatigue life of the polymer composite under ultra-low cycle fatigue. A polymer composite comprising unidirectional layers was modeled as linear elastic with progressive stiffness degradation. The model was loaded in cyclic tension with a sinusoidal waveform. Numerical modeling has been performed using Abaqus software. The results of the numerical analysis results were compared with the experimental results taken from literature.
PL
Celem pracy jest wskazanie na możliwość implementacji progresywnego modelu zniszczenia do opisu degradacji kompozytu polimerowego wzmacnianego włóknami szklanymi w różnych konfiguracjach w warunkach zmęczenia niskocyklowego o bardzo małej liczbie cykli. W pierwszej części pracy nakreślono ważniejsze aspekty związane z modelowaniem polimerowego kompozytu włóknistego z wykorzystaniem progresywnego modelu zniszczenia zaproponowanego przez Z. Hashina. Opis stanu kompozytu zawiera odpowiedź materiału w stanie wyjściowym oraz identyfikuje zjawiska inicjacji i rozwoju zniszczenia w objętości laminatu. Druga część pracy poświęcona jest próbie implementacji modelu w środowisku metody elementów skończonych. Do modelowania degradacji kompozytu pod działaniem cyklicznych obciążeń podkrytycznych o wartości zbliżonej do wytrzymałości statycznej wykorzystano oprogramowanie Abaqus. Analizę statyczną oraz niskocyklową przeprowadzono dla laminatów złożonych z warstw jednokierunkowych o układach: [0], [0,90]s, [±45]4s. Podczas analizy wykorzystano modele próbek kompozytowych o geometrii zgodnej z normą ASTM 3039D. W pierwszym etapie przeprowadzono próbę statyczną w celu weryfikacji modelu. Następnie model poddano cyklicznym obciążeniom sterowanym przemieszczeniem o wartościach odpowiadających: 0,98; 0,96; 0,94; 0,92; 0,9 poziomu naprężeń niszczących w próbie statycznej dla odpowiedniego układu warstw. W przeprowadzonych analizach uzyskano zadowalającą zgodność wyników modelowania z eksperymentami. Wskazano przebiegi funkcji poszczególnych parametrów opisujących zniszczenie komponentów laminatów w zależności od orientacji warstw wzmacniających.
The paper presents selected issues in the field of exploitation research and the prediction capabilities of durability of composite laminates by ultrasonic methods used in the aerospace industry. Some research methods allow to set the quality parameters and operating in real aircraft structures. The study determined the relationship between the amplitude decrease of the ultrasonic wave and the level of porosity for hand lay-up manufactured glass / epoxy laminate using the method Through-Transmission of representative in C (TT C-Scan). In addition, showing the ability of amplitude attenuation imaging methods to detect and determine the extent of damage of high quality laminate and metal fiber composite after at low-dynamic velocity. It was specified real area an internal damage in FML laminates subjected to dynamic impact on low-energy, for which there was no visible damage in the outer layers. The study also determined the relationship between energy and the impact of dynamic surface area in testing laminates.
PL
W pracy przedstawiono wybrane zagadnienia z zakresu badań zdolności eksploatacyjnych oraz prognozowania trwałości metodami ultradźwiękowymi laminatów kompozytowych stosowanych w przemyśle lotniczym. Wybrane metody badawcze umożliwiają określenie parametrów jakościowych jak i eksploatacyjnych rzeczywistych struktur lotniczych. W pracy określono zależność pomiędzy wartością spadku amplitudy fali ultradźwiękowej a poziomem porowatościdla wytworzonego metodą laminowania ręcznegolaminatu szklano/epoksydowego przy użyciu metody Through-Transmissionw zobrazowaniu w trybie C (TT C-Scan). Dodatkowo pokazano zdolność metody obrazowania tłumienia amplitudowego do wykrywania i określania wielkości uszkodzeń wysokojakościowych laminatów kompozytowych i metalowo włóknistych po uderzeniach dynamicznych o niskich prędkościach. Określono rzeczywiste pola powierzchni uszkodzeń wewnętrznych laminatów FML poddanych uderzeniom dynamicznym o niskich energiach, dla których nie odnotowano widocznych uszkodzeń w warstwach zewnętrznych. W pracy wyznaczono również zależność pomiędzy energią uderzenia dynamicznego a polem powierzchni uszkodzenia badanych laminatów.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Composite materials have developed in recent years. Fiber reinforced polymer composites (laminates) and aluminum alloys currently constitute the most dominant materials applied in the aerospace industry. The paper presents the tensile properties of selected fiber metal laminates regarding the content of structural components. Additionally, the failure characteristics of the tested specimens were determined. The hybrid systems (Fiber Metal Laminates) in this study were based on the 2024-T3 aluminum alloy and glass and carbon fibers reinforced polymers. The tensile properties were determined according to ASTM D 3039. The strain gauge Vishay CEA-06-125UT-350 was employed to measure the strain. The results have shown that the tensile properties of both tested types of laminates depend on the metal volume fraction factor. The investigated specimens showed a bilinear character in the stress-strain curves. The findings imply that the tensile properties of fiber metal laminates depend on the type of composite reinforcement, metal volume contribution and fibers orientation. It can be noted that with a decrease in the metal volume fraction and a layer orientation change from 0 by 0/90 up to 45 results in a decrease in the Young's modulus of the tested laminates. Several fracture modes were identified depending on the lay-up configuration and type of reinforcing fibers. Use of the metal volume fraction approach in predicting the mechanical properties is appropriate for both carbon and glass fiber reinforced fiber metal laminates.
PL
Kompozyty polimerowe wzmacniane włóknami są od kilku dekad stosowane z powodzeniem jako materiały konstrukcyjne w przemyśle lotniczym. Nową generację materiałów o dużym potencjale rozwoju stanowią laminaty metalowo-włókniste. Laminaty tego typu poprzez swoją hybrydową konstrukcję łączą korzystne właściwości polimerowych laminatów kompozytowych wzmacnianych włóknami oraz lekkich stopów aluminium tradycyjnie stosowanych w przemyśle lotniczym. W pracy przedstawiono wyniki badań wytrzymałości na rozciąganie laminatów metalowo-włóknistych zawierających warstwy kompozytowe wzmacniane włóknami węglowymi oraz szklanymi w układzie jednokierunkowym. Badane były laminaty z różną orientacją warstw kompozytowych. Testy wytrzymałościowe przeprowadzono zgodnie z normą ASTM D 3039 na prostopadłościennych próbkach o długości 180 mm i szerokości 15 mm dla włókien ułożonych w kierunku (0) i 20 mm dla włókien ułożonych w kierunku (0/90 i ±45) w warstwie kompozytowej laminatu. Dla badanych materiałów uzyskano bilinearne charakterystyki naprężeniowo odkształceniowe oraz silną zależność pomiędzy kierunkiem ułożenia włókien w warstwie kompozytowej a wartością wytrzymałości na rozciąganie oraz sztywności. Wykazano liniową zależność pomiędzy objętościową zawartością metalu a wytrzymałością na rozciąganie i sztywnością dla laminatów wzmacnianych zarówno włóknami szklanymi, jak i węglowymi. Dodatkowo dokonano analizy zniszczenia badanych próbek w mezoskali z użyciem mikroskopu optycznego (Nikon SMZ1500). Zaobserwowano istotne różnice w charakterach zniszczenia warstw kompozytowych wzmacnianych włóknami węglowymi oraz szklanymi, co jednak nie wpływa znacząco na opisane powyżej zależności i przewidywanie właściwości mechanicznych.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
During the last few years, many scientists and industries have become interested in developing new materials which would maintain good mechanical properties and low density comparable with aluminum alloys. This can be observed predominantly in the aircraft or aerospace industry. Fiber metal laminates (FML) are a new kind of composite, particularly the Glare® type laminate, which consists of aluminum and a glass/epoxy composite. FML combine both the good characteristics of metal such as ductility and durability with the benefits of fiber composite materials such as high specific strength, high specific stiffness, good corrosion resistance and fatigue resistance. In this paper, an FML consisting of aluminum and glass fiber/epoxy layers has been introduced. The FML were produced by the autoclave technique. The aluminum sheets were special prepared with chromic acid and sulphuric acid aluminum anodizing. Two combinations of fiber configuration were selected: Al/[0]/Al and Al[0/90]/Al. The structure characterization after bending tests is shown and discussed. Microstructural analysis has been carried out using an optical microscope. The three point.bending tests were conducted according to standard specifications. Preliminary studies have shown that the metal layers in the laminates and the composite polymer layer, particularly in the bend area in the laminate, have a significant impact on the nature of the damage. Laminate destruction indicates the complexity of the degradation process of these materials. The orientation of the reinforcing fibers has an influence on the degree of destruction of the laminate structure which may have a decisive effect on the ability of forming laminates. An important factor influencing the properties of the laminate as a whole is to provide high adhesive properties of the composite-metal connections.
PL
W ciągu ostatnich kilkunastu lat zarówno wielu naukowców, jak i branże przemysłu zainteresowały się opracowaniem nowych materiałów, które posiadałyby dobre właściwości mechaniczne i małą gęstość, porównywalne ze stopami aluminium. W szczególności można zaobserwować to w przemyśle lotniczym i kosmicznym. Laminaty metalowo-włókniste ze względu na swoje wysokie właściwości mechaniczne znalazły zastosowanie właśnie w przemyśle lotniczym; dotyczy to zwłaszcza laminatów typu Glare®. Posiadają one, tak jak metale, zespół dobrych charakterystyk, takich jak plastyczność i trwałość. Korzyści płynące z włókien kompozytowych to między innymi wysoka wytrzymałość, wysoka sztywność, odporność na korozję i odporność na zmęczenie mechaniczne. W artykule przedstawiona została charakterystyka laminatów metalowo-włóknistych na bazie aluminium i włókien szklanych po badaniach wytrzymałości na zginanie. Laminaty zostały wytworzone metodą autoklawową. Zastosowano dwa typy anodowania aluminium w kwasie chromowym i w kwasie siarkowym. Wybrano dwie kombinacje ułożenia włókien: Al/[0]/Al i Al[0/90]/Al. Przedstawiono charakterystykę struktury po badaniach wytrzymałości na zginanie za pomocą mikroskopii optycznej. Testy wytrzymałości na zginanie przeprowadzono zgodnie z normą. Wstępne próby wykazały, że istotny wpływ na charakter zniszczenia mają warstwy metalowe w laminatach i warstwy kompozytu polimerowego zwłaszcza w miejscu zgięcia laminatu. Zniszczenie laminatów wskazuje na złożoność procesu degradacji tych materiałów. Orientacja włókien wzmacniających ma wpływ na wielkość zniszczenia struktury laminatu, które może mieć decydujący wpływ na zdolność do formowania laminatów. Ważnym czynnikiem wpływającym na właściwości laminatów jako całości jest zapewnienie wysokiej wytrzymałości adhezyjnych połączeń metalowo-kompozytowych.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Rentgenowska mikrotomografia komputerowa jest nieniszczącą metodą badawczą umożliwiającą wykrywanie oraz trójwymiarowe obrazowanie nieciągłości strukturalnych wewnątrz kompozytowych materiałów polimerowych. Celem pracy było wykorzystanie mikrotomografii do określenia poziomu porowatości oraz kształtu i rozmieszczenia porów w strukturze kompozytów polimerowych wzmacnianych włóknami. Materiał badawczy stanowiły wytworzone metodą autoklawową kompozyty polimerowe wzmacniane tkaniną szklaną oraz węglową. W pracy podjęto próbę określenia ilościowej zawartości porowatości oraz przedstawiono wyniki rekonstrukcji dwu i trójwymiarowej materiału badawczego. Dodatkowo w ramach pracy wykonano i porównano przestrzenne modele binarne obrazujące rozmieszczenie oraz rozmiar nieciągłości struktury w objętości badanych materiałów. W wyniku przeprowadzonej analizy stwierdzono występowanie porowatości w badanych materiałach na poziomie poniżej 1%.
EN
X-ray computed micro-tomography is a non-destructive test method that allows detection and three-dimensional imaging of structural discontinuities within the composite polymer materials. The aim of this study was to use micro-tomography to determine the level of porosity and pore shape and distribution in the structure of fiber reinforced polymer composites. The studied material was produced by autoclaving method as polymer composites reinforced with glass and carbon fabric. This paper attempts to quantitatively determine the porosity content and the results of two-and three-dimensional reconstruction of the research materials. In addition, the work performed and compared the spatial distribution models of binary imaging and size structure of the discontinuity in the volume of test materials. The materials porosity was determined at less than 1%.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Polymer composites based on carbon fibers are used in a large number of applications in the environment of low temperatures. The current use of such composites is not limited to support structures but carbon/epoxy materials are also used successfully as primary structures in aeronautic applications. The paper presents the tensile properties of a AS7J carbon/epoxy laminate at low and room temperatures. The composite prepreg system includes epoxy M12 resin as the matrix and unidirectional high-strength carbon fibers as reinforcement. Tensile tests were performed at room temperature (RT), 223 and 153 K using an MTS 322.31 testing machine equipped with an environmental chamber. The strain gauge Vishay CEA-06-125UT- 350 was employed to measure the strain. The tensile modulus, strength and Poisson ratio at different temperatures were compared. The failure analysis of the samples was investigated by scanning electron microscopy (SEM). F The fracture morphology at the interface between the fiber and matrix was also observed. The results have shown that the mechanical properties depend on temperature. The tensile modulus of the AS7J carbon/epoxy laminate increased as the temperature decreased, however, the tensile strength showed a slight decrease at lower temperatures. The value of Poisson's ratio fell slightly when the temperature decreased. The failure analysis of the specimens indicates that the nature of the destruction of the samples is also dependent on temperature. Classic morphology damage known as high-energy damage was observed in samples tested at room temperature and a more complex type of damage occurred in the samples at the temperature of 153 K.
PL
Laminaty polimerowe zawierające włókna węglowe są często stosowane w środowisku niskich temperatur. Obecnie wykorzystanie tego typu materiałów nie ogranicza się do budowy struktur pomocniczych, ale laminaty na osnowie żywic epoksydowych wzmacnianych włóknami węglowymi są z powodzeniem stosowane na główne elementy konstrukcyjne w przemyśle kosmicznym. W pracy przedstawiono wyniki badań wytrzymałości na rozciąganie laminatu wzmacnianego włóknami AS7J na osnowie żywicy epoksydowej w różnych temperaturach. Materiał badawczy składał się z warstw jednokierunkowej taśmy prepregowej zawierającej wysokowytrzymałe włókna węglowe o osnowie żywicy epoksydowej M12. Badanie wytrzymałości na rozciąganie przeprowadzono w temperaturach 295, 223 oraz 153 K za pomocą maszyny wytrzymałościowej MTS 322.31 wyposażonej w komorę środowiskową. Do wyznaczenia wartości odkształceń wykorzystano tensometry oporowe Vishay CEA-06-125UT-350. Dokonano porównania wartości modułów sprężystości wzdłużnej, wytrzymałości na rozciąganie oraz współczynnika Poissona uzyskanych w różnych temperaturach. Analizy zniszczenia próbek dokonano przy pomocy elektronowego mikroskopu skaningowego. Przeprowadzono obserwacje morfologii przełomów oraz granicy rozdziału włókno-osnowa. Badania dowiodły, że badane właściwości mechaniczne są zależne od temperatury. Wartość modułu Younga wzrosła wraz ze spadkiem temperatury, natomiast wytrzymałość na rozciąganie okazała się niższa w obniżonej temperaturze. Wartość współczynnika Poissona spadła nieznacznie wraz ze spadkiem temperatury. Analiza fraktograficzna wskazuje, że charakter zniszczenia próbek również zależy od temperatury. Zaobserwowano klasyczną morfologię zniszczenia określaną jako wysokoenergetyczną dla próbek badanych w temperaturze pokojowej oraz bardziej złożony typ zniszczenia dla próbek badanych w temperaturze 153 K.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Fizjoterapia odgrywa dużą rolę w leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów. Celem badań była ocena leczenia prądami interferencyjnymi, z jednoczesnym prowadzeniem ćwiczeń czynnych w odciążeniu stawów kolanowych u chorych na reumatoidalne zapalenie stawów. Na podstawie otrzymanych wyników badań stwierdzono, że prądy interferencyjne w połączeniu z ćwiczeniami czynnymi w odciążeniu wpływają na obniżenie poziomu bólu oraz na zwiększenie zakresu ruchu w stawach.
EN
Physiotherapy plays an important role in the treatment of rheumatoid arthritis. The aim of the study was to estimate the effects of therapy by means of interference currents with simultaneous exercises relieving knee joint in the patients suffering from rheumatoid arthritis. We found that this strategy reduced pain and results in the increased joints mobility.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.