Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of mechanical properties of epoxy resins on compressive strength of unidirectional reinforced polymer composites

Leda H., Kropaczewski S.

Inżynieria Materiałowa

|

2005

|

Vol. 26, nr 6

808-811

EN

Compression tests were performed on unidirectional composite samples based on three types of epoxy resins. Low modulus, though epoxy resin L1000 supplied by Bakelite AG designated B, medium modulus epoxy resin Araldit F by Ciba-Geigy-Vantico designated A and high modulus epoxy tool resin by Ciba-Geigy-Vantico designated AT. To perform the tests thick composite panels of 25 x 120 x 130 mm were prepared. The main mechanical properties of unreinforced and cured resins were presented. The tensile and compressive strength as well as the modulus increase and the toughness of the cured resins decrease according to the following sequence: B-A-AT. The above mentioned epoxy resins were reinforced with glass fibres with diameters 10 žm, 16 žm and 24 žm as well as with carbon fibres with diameter 7 žm or carbon fibres coated with epoxy resin. From the above mentioned unidirectional reinforced panels samples for compression tests of 22 x 22 x 90 mm were sectioned out and tested to determine the axial compressive strength in direction 0°. The results can be summarized as follows: the best values, about 700 MPa, were obtained for composite systems with combination of glass fibres 16 žm, 24 žm/epoxy matrix A, AT. As far as composites with carbon fibres are concerned the compressive strength values are lower than for samples with thicker glass fibres, except for composites with carbon fibres coated with epoxy. Much lower results were obtained for all composites with low modulus matrix B and for all resins, being the subject of this study, reinforced with glass fibres 10 žm. The epoxy resin AT shows some features of decomposition at curing temperature of 200 °C. This phenomenon prevents obtaining higher strength for composites with this matrix. The decomposition of matrix AT decrease the properties, especially expressed in post-impact strength. The reason for poor behaviour of composites reinforced with glass fibres with diameter 10 žm can be their higher waviness in composite samples. Thus, the highest compressive strength depends on more than one factor and should be treated in mezoscale. Therefore, the properties of compressed composites are difficult to predict as well as to model their behaviour in this process.

PL

Przeprowadzono pomiary wytrzymałości na ściskanie jednokierunkowych kompozytów z trzema rodzajami żywic epoksydowych. Zastosowano niskomodułową, ciągliwą żywicę L 1000 produkcji Bakelite AG, oznaczoną symbolem B, średniomodułową żywicę Aradfit F produkcji Ciba-Geigy-Vantico, oznaczoną symbolem A oraz wysokomoduło-wą żywicę narzędziową Ciba-Geigy-Vantico oznaczoną symbolem AT. W celu przeprowadzenia prób wyprodukowano płyty kompozytowe o wymiarach 25 x 120 x 130 mm. Przedstawiono również wyniki pomiarów ważniejszych właściwości mechanicznych żywic niewzmocnionych. Wytrzymałość na rozciąganie i na ściskanie jak również wartości modułów rosną, a ciągliwość utwardzonych żywic maleje według następującej kolejności: B-A-AT. Wyżej wymienione żywice zostały wzmocnione włóknami szklanymi o średnicach 10 žm, 16 žm, 24 žm, jak również włóknami węglowymi o średnicy 7 žm oraz włóknami węglowymi z nałożoną warstwą epoksydową. Z płyt kompozytowych wzmocnionych jednokierunkowymi włóknami wycięto próbki o wymiarach 22 x 22 x 90 mm w celu przeprowadzenia pomiarów wytrzymałości na ściskanie osiowe w kierunku 0°. Uzyskane wyniki można podsumować następująco: najlepsze wyniki, ponad 700 MPa, uzyskano dla kompozytów powstałych z włókien szklanych 16 žm, 24 žm/ osnowa epoksydowa A, AT. Wytrzymałość na ściskanie kompozytów z włóknami węglowymi jest mniejsza aniżeli dla kompozytów z włóknami szklanymi z wyjątkiem kompozytów z włóknami węglowymi z nałożoną warstwą epoksydową. Znacznie mniejsze wartości uzyskano dla wszystkich kompozytów z niskomodułową osnową B i dla wszystkich żywic, będących przedmiotem badań, wzmocnionych włóknami szklanymi o średnicy 10 žm. Żywica epoksydowa AT wykazała pewne symptomy degradacji po utwardzaniu w temperaturze 200 °C. Zjawisko to uniemożliwiło uzyskanie wyższych wartości wytrzymałości dla kompozytów z tą osnową. Degradacja osnowy AT pogorszyła właściwości, szczególnie w pomiarach wytrzymałości na ściskanie po uderzeniu. Przyczyną gorszych właściwości kompozytów wzmocnionych włóknami szklanymi o średnicy 10 žm może być większe pofalowanie pasm włókien w próbkach kompozytowych. Tak więc, najwyższe wartości wytrzymałości na ściskanie zależą od więcej aniżeli jednego czynnika i winny być traktowane w mezoskali. Z tego powodu właściwości ściskanych kompozytów są trudne do przewidywania, jak również trudne jest modelowanie ich właściwości w procesie ściskania.

2

Wpływ wytrzymałości na ściskanie osiowe na odporność na uderzanie grubościennych kompozytów włókna szklane-żywice epoksydowe

Leda H., Kropaczewski S.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 9

68-73

PL

Wyprodukowano i badano kompozyty o grubości ścianki 22 mm w celu ustalenia zależności pomiędzy wytrzymałością na ściskanie osiowe a ich odpornością na uderzanie. Wszystkie próbki kompozytowe zbrojono włóknami szklanymi typu E o średnicy 16 [mikro]m. Wyprodukowano dwa typy kompozytów z włóknami ułożonymi w kierunku 0 oraz w kierunkach 0, š45,90. Udział włókien wynosił 70%. Zmiennymi składnikami kompozytów były osnowy z żywic epoksydowych ze zróżnicowanymi modułami sprężystości. Najwyższe wartości wytrzymałości na ściskanie osiowe 700 MPa uzyskano dla próbek kompozytowych z osnową z wysokomodułowej żywicy epoksydowej, przeznaczonej do produkcji narzędzi i oznaczonej symbolem AN. Najniższe wartości w tej próbie uzyskano dla próbek z niskomodułową żywicą epoksydową firmy Bakelite i oznaczoną symbolem B. Odporność na niskoenergetyczne uderzania okazała się najwyższa dla próbek ze średniomodułową osnową z żywicy Araldit oznaczoną symbolem A(bp) (bez przyspieszacza) i wynosiła 4 J/cm3. Próbki z osnową B i AN gromadziły mniej energii przed pęknięciem i pękały przy niższych wartościach energii właściwej wyrażonej w J/cm3. Przyczyną niespodziewanie niskiej odporności na pękanie próbek z osnową AN jest prawdopodobnie degradacja żywicy epoksydowej AN w kontakcie z włóknami szklanymi w temperaturze 200°C.

EN

Thick-walled glass fibre epoxy composites with thickness of 22 mm were manufactured and tested to determine the effect of compressive axial strength on their impact damage. The diameter of reinforcing E-glass fibre was 16 [micro]m in all samples. Epoxy resins used as a matrix have vareid modulus and streiigth. Two sets of composites: ones with unidirectional in 0 and ones quasi-isotropic in 0,š45.90 directions were manufactured. The volume fraction of glass fibers were 70%. The highest values of compressive strength, 700 MPa, were found for composites with high modulus matrix denoted AN. The lowest values in these compression tests were determined for samples with Iow modulus epoxy matrix denoted B. On the other band, the tests of Iow energy impact resistance indicated best results of 4 J/cm3, for samples with medium modulus matrix denoted A(bp) (without accellerator). Samples with matrix B and AN accumulate less energy and were damaged at lower values of specific energy expressed as J/cm3 than samples with medium modulus A(bp). The reason for unexpected Iow resistance to damage of AN samples is probably the degradation of their matrix caused by interaction with glass fibers at hardening temperature of 200°C.

3

Przydatność ściskania osiowego do oceny grubościennych kompozytów polimerowych z włóknami ciągłymi

Leda H., Kropaczewski S., Wasilewicz P.

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 7

203-208

PL

W próbie ściskania osiowego próbek kompozytowych o przekrojach powyżej 400 mm2 mierzono skutki długotrwałego działania pary wodnej o temperaturze 60stopni C. Próbki z włóknami węglowymi nie wykazały w warunkach doświadczenia zmian wytrzymałości na ściskanie w wyniku działania gorącej pary wodnej. Próbki z włóknami szklanymi traciły swą wytrzymałość w miarę wzrostu czasu przebywania w wilgoci. Próbki kompozytowe z włóknami szklanymi ulegały zniszczeniu w wyniku wyboczenia. Próbki z włóknami węglowymi pękały w dwóch etapach: przez ścinanie wąskiego pasma materiału w pobliżu jednej z krawędzi formy mocującej i następnie przez rozwarstwienie całej próbki wzdłuż wybranego pasma włókien. Ważnymi czynnikami stanowiącymi o wytrzymałości na ściskanie osiowe są moduł sprężystości osnowy oraz wiązanie żywicy z włóknami. Próba ściskania osiowego może być przydatna dla oceny zmian właściwości kompozytów wywołanych różnymi warunkami eksploatacji w wilgoci.

EN

In the test of axial compression of composite samples, with sections above 400 mm2, the effects of the long-term influence of 60°C water vapour were measured. The compression strength of the samples reinforced with carbon fibers was not affected by the steam in the testing conditions. The sample reinforced with glass fibers were losing their strength with time increase of staying in moist conditions. Composite samples with glass fibers were destroyed as a result longitudinal splitting, whereas those with carbon fibers were destroyed in two events. First a narrow streak of the sample was sheared in the proximity of the edge of fastening equipment. Then the longitudinal splitting through the whole sample along some band of fibers took place. Important factors influencing the compression strength are: modulus of the matrix and the strength of bonding between matrix and fibres. The compression test may be useful for the assessment of variations of properties of composites operating in wet environments.

4

Wpływ składowych grubościennych kompozytów polimerowych na ich wytrzymałość na ściskanie po eksploatacji w wodzie morskiej

Leda H., Kropaczewski S.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 6

642-646

PL

Wyprodukowano grubościenne kompozyty, z których wycięto oddzielne próbki o wymiarach 22x22x50 mm, zanurzone następnie w syntetycznej wodzie morskiej. Próbki były ściskane wzdłuż kierunku rozłożenia włókien przed oraz po wyjęciu z wody morskiej. Kompozyty zostały wzmocnione włóknami ze szkła E o średnicach 10, 16 i 24 mikrometry lub włóknami węglowymi T-300 o średnicy 7 mikrometrów. Włókna zainkludowano w osnowie z żywic epoksydowych wyprodukowanych przez firmy Bakelite lub Ciba. Stwierdzono, że zarówno przed oraz po próbie zanurzenia w wodzie morskiej najwyższe wartości wytrzymałości na ściskanie uzyskano dla próbek z osnową z żywicy Ciba-Araldite wzmocnionej włóknami szklanymi o średnicy 16 mikrometrów. Najniższe wartości wytrzymałości na ściskanie uzyskano dla próbek z niskomodułową żywicą Bakelite z włóknami szklanymi o średnicy 10 mikrometrów. Relacja najwyższych do najniższych wartości wytrzymałości na ściskanie miała się jak 2:1. Wyniki dla kompozytów z włóknami węglowymi były nieco wyższe od uzyskanych dla kompozytów z włóknami szklanymi o średnicy 10 mikrometrów lecz znacznie niższe od wyników uzyskanych dla próbek z włóknami szklanymi o średnicach 16 i 24 mikrometry. Po próbie w wodzie morskiej wartości wytrzymałości na ściskanie były ogólnie o kilka procent niższe lecz zależność pomiędzy składowymi kompozytów i wytrzymałością na ściskanie pozostała niezmieniona. Nie stwierdzono wyraźnego wpływu składu osnowy i rodzaju włókien na proces osłabienia kompozytów w wodzie morskiej. Wyniki otrzymane w niniejszych doświadczeniach potwierdzają twierdzenia, że największy wpływ na wartości wytrzymałości na ściskanie osiowe grubościennych kompozytów ma średnica włókien potem moduł osnowy dalej moduł włókien. W rezultacie dla próbek z włóknami węglowymi uzyskano wartości wytrzymałości na ściskanie niższe od spodziewanych.

EN

Thick-walled composites were manufactured and then separate samples of 22x22x50 mm were machined and immersed in artificial salt water. The samples were compressed along fibre direction before and after immersion. Composites were reinforced with E-glass fibres with diameters 10, 16 and 24 micrometres or with T-300 carbon fibres with diameters 7 micrometres. The fibres were submersed in epoxy resin matrix manufactured by Bakelite or Ciba companies. It was found, that before and after salt water test the highest compression strength had samples reinforced with E-glass fibres with diameter 16 micrometres submersed in stiff Ciba-Araldite matrix. The lowest compression strength was measured for samples containing low modulus Bakelite epoxy resin and E-glass fibres with diameter 10 micrometres. The ratio of highest to lowest compression strength was approximately 2:1. The results for samples with carbon fibres reinforced composites were a little higher than the results for samples with glass fibres with diameter 10 micrometres but well below of the results for samples reinforced with glass fibres with diameter 16 and 24 micrometres. After testing in salt water the results of compression were in general of some percent lower but the relation between composite components and compression strength remained unchanged. No pronounced influence of matrix composition and fibres grades on the weakening process in salt water could be detected. The results obtained in these experiments support the statements that the main influence on axial compression strength of thick-walled composites have fibres diameter, then matrix modulus and finally fibres modulus. The above mentioned sequence lead to the poor results of compression strength tests of composite samples strengthened with thin carbon fibres. The results for thin carbon fibres are lower than expected.