Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tensile validation tests with failure criteria comparison for various GFRP laminates

Wiczenbach Tomasz, Ferenc Tomasz

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 3

525--541

EN

The paper studies the mechanical properties of glass fibre reinforced polymers (GFRP) with various types and orientation of reinforcement. Analyzed specimens manufactured in the infusion process are made of polymer vinyl ester resin reinforced with glass fibres. Several samples were examined containing different plies and various fibres orientation [0, 90] or [+45, –45]. To assess the mechanical parameters of laminates, a series of experimental tests were carried out. The samples were subjected to the uniaxial tensile tests, which allowed us to obtain substitute parameters, such as modulus of elasticity or strength. After all, results from experiments were used to validate the numerical model. A computational model was developed employing ABAQUS software using the Finite Element Method (FEM). The analysis was performed to verify and compare the results obtained from numerical calculations with the experiments. Additionally, the following failure criteria were studied, based on the index of failure IF Maximum Stress, Maximum Strain, Tsai-Hill, and Tsai-Wu. The results confirmed the assumptions made for the footbridge's design purpose, which is made using examined material. Moreover, comparing the experimental and numerical results found that in the linear-elastic range of the material, they are consistent, and there is no significant difference in results.

PL

W artykule zbadano właściwości mechaniczne polimerów wzmocnionych włóknem szklanym (GFRP) o różnych typach i orientacji zbrojenia. Analizowane próbki, wytworzone w procesie infuzji, wykonane są z polimerowej żywicy winyloestrowej wzmocnionej włóknem szklanym. Zbadano kilka próbek zawierających różną liczbę warstw, a także różną orientację włókien [0/90] lub [+45/–45]. Aby ocenić parametry mechaniczne laminatów, przeprowadzono szereg badań eksperymentalnych. Próbki poddano testom jednoosiowego rozciągania, co pozwoliło uzyskać parametry zastępcze, takie jak moduł sprężystości czy wytrzymałość. Wyniki eksperymentów posłużyły do walidacji modelu numerycznego. Model obliczeniowy opracowano za pomocą oprogramowania ABAQUS z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES). Analizę przeprowadzono w celu zweryfikowania i porównania wyników otrzymanych z obliczeń numerycznych z wynikami eksperymentów. Dodatkowo zbadano następujące kryteria zniszczenia, w oparciu o wskaźnik zniszczenia IF: Maksymalne naprężenie, Maksymalne odkształcenie, Tsai-Hill i Tsai-Wu. Wyniki potwierdziły założenia przyjęte przy projektowaniu kładki, którą wykonano z badanego materiału. Ponadto porównując wyniki eksperymentalne i numeryczne stwierdzono, że w zakresie liniowo-sprężystym materiału są one spójne i nie ma istotnych różnic w wynikach.

2

Comparative analysis of riveted and adhesive joints of GFRP laminates in the aspect of aerostructure applications

Bielawski R., Kłonica M., Rządkowski W.

Inżynieria Materiałowa

|

2018

|

Vol. 39, nr 2

68--74

EN

The paper shows the results of the study into the effectiveness of structural laminate joining solutions by conducting comparative shear strength tests of adhesive and riveted joints of GFRP laminate components. In addition, the work shows selected surface roughness and texture parameters, a detailed analysis of failure forces measured in tensile test as well as analysis of failure modes of combined specimens. The theoretical and experimental sections of this paper describe the riveted and adhesive joints of the laminate substrates, and have led to several important conclusions in analysis of force and failure for two joint formations.

PL

Celem artykułu było przeprowadzenie analizy porównawczej wytrzymałości połączeń nitowanych i klejowych kompozytów polimerowych wzmocnionych włóknem ciągłym stosowanych w elementach konstrukcji lotniczych.

3

Modelling, simulation and validation of bending test of box segment formed as two composite shells glued together

Klasztorny M., Nycz D., Cedrowski M.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 2

88--94

EN

The present experimental and numerical research is focused on a box composite beam, so-called a validation segment, consisting of two vinylester/glass shells glued together. The top shell has a hat cross-section, whereas the bottom one is flat. The shells are glued together at two horizontal contact strips. The validation segment reflects the central part of the cross- and longitudinal-section of a box composite superstructure of a footbridge designed by the authors. The dimensions of the cross-section and the number of fabric layers in the validation segment are decreased twice in comparison with the footbridge superstructure. Moreover, the composite beam was rotated by 180° in relation to the footbridge. The validation segment is 2.35 m long, and the cross-section overall dimensions are 0.60 m × 0.26 m (width×height). The laminate components, glue and manufacturing technology of the validation segment are the same as for the composite footbridge. The study develops a methodology for numerical modelling and simulation by the Finite Element Method of box composite girders formed as two composite shells glued together. The methodology is developed in reference to the validation segment which is subjected to the 3-point bending test with shear. Experimental validation of the modelling and simulation was carried out for the basic case of new laminates at 20°C. FE computer code MSC.Marc 2010 was used for the numerical modelling and simulation.

PL

Przedmiotem badań eksperymentalnych i numerycznych jest belka kompozytowa o przekroju skrzynkowym, zwana segmentem walidacyjnym, składająca się z dwóch sklejonych ze sobą powłok kompozytowych winyloestrowo-szklanych. Powłoka górna ma przekrój kapeluszowy, a powłoka dolna jest płaska. Powłoki są sklejone ze sobą na dwóch poziomych pasach kontaktu. Segment walidacyjny odwzorowuje środkową część przekroju poprzecznego i podłużnego konstrukcji nośnej kompozytowej skrzynkowej kładki dla pieszych zaprojektowanej przez autorów. Wymiary przekroju poprzecznego oraz liczba warstw tkanin w laminatach segmentu walidacyjnego są dwukrotnie mniejsze w porównaniu z konstrukcją nośną kładki. Ponadto, segment belkowy obrócono o 180° w porównaniu z kładką. Długość segmentu wynosi 2,35 m, a wymiary gabarytowe przekroju poprzecznego są równe 0,60 m × 0,26 m (szerokość × wysokość). Komponenty laminatów, klej oraz technologia wytwarzania segmentu walidacyjnego są takie same jak w przypadku kładki kompozytowej. Opracowano metodykę modelowania numerycznego i symulacji z wykorzystaniem metody elementów skończonych belek kompozytowych w formie dwóch sklejonych ze sobą powłok kompozytowych. Metodyka została opracowana w odniesieniu do segmentu walidacyjnego poddanego trójpunktowemu zginaniu ze ścinaniem. Walidację eksperymentalną modelowania i symulacji przeprowadzono w podstawowym przypadku laminatów nowych w temperaturze 20°C. Do numerycznego modelowania i symulacji zastosowano kod elementów skończonych MSC.Marc 2010.

4

Wpływ osnowy polimerowej na właściwości mechaniczne laminatów wzmocnionych włóknem szklanym

Kozioł M.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 4

317-321

PL

Praca przedstawia wpływ właściwości mechanicznych osnów: epoksydowej, winyloestrowej i poliestrowej na właściwości mechaniczne laminatów wzmocnionych tkaniną szklaną (ułożenie 0/90°), klasycznych oraz zszywanych, wytworzonych metodą RTM. Ocenę właściwości mechanicznych żywic oparto na próbach rozciągania i zginania statycznego oraz udarności Charpy'ego. Właściwości mechaniczne kompozytów wyznaczano w próbach: zginania statycznego (Rg), ścinania międzywarstwowego przy rozciąganiu (τ), udarności Charpy'ego (u). Spośród badanych żywic najlepsze właściwości mechaniczne (Rm = 41 MPa oraz Rg = 77 MPa) prezentuje żywica epoksydowa. Najlepsze właściwości mechaniczne wykazują również jej kompozyty (Rg = 588 MPa, τ = 16,4-19,3 MPa, u=202 kJ/m2). Żywica epoksydowa ma największą spośród badanych żywic odkształcalność ( εz=3,8%), co jest bardzo istotną cechą, korzystnie wpływającą na właściwości mechaniczne jej kompozytów - daje możliwość większego wytężenia włókien wzmacniających oraz szwów w laminatach zszywanych. Ogólnie stwierdzono, że rodzaj osnowy wpływa istotnie na właściwości mechaniczne laminatów, zarówno klasycznych, jak i zszywanych. Stwierdzono też, że kompozyty z osnową winyloestrową tylko nieznacznie ustępują kompozytom epoksydowym pod względem właściwości mechanicznych, pomimo znacznej różnicy w odkształcalności (różnica εz na poziomie ok. 45%).

EN

The paper presents an effect of mechanical properties of: epoxy, vinylester and polyester matrix resins on mechanical performance of laminates reinforced with glass fabric (0/90° layout), classic and stitched, manufactured by RTM method. Applied resins are Polish products: ESTROMAL 14 LM - 01 (polyester), POLIMAL VE 2MM (vinylester), EPIDIAN 53 (epoxy). Evaluation of mechanical properties of the resins was based on: tensile, bending and Charpy impact resistance tests. Performance of the composites was evaluated in: static bending (Rg), interlaminar shear (τ) and Charpy impact resistance (u) tests. It was found that sort of applied matrix significantly affects a mechanical performance of the laminates: classis and stitched as well. Among tested resins the best mechanical performance showed the epoxy matrix (Rm = 41 MPa and Rg = 77 MPa). The best performance showed also its composites (Rg = 588 MPa, τ = 16,4-19,3 Mpa, u = 202 kJ/m2). Epoxy resin has also the highest deformability among three tested resins (εz = 3,8%), which is essential quality affecting advantageously mechanical performance of its composites. It gives possibility of better effort of reinforcing fibres and of the stitches in stitched laminates. Thereby it improves a failure process. It was found that vinylester matrix composites are only insignificantly inferior in terms of mechanical performance when compared with the epoxy ones, in spite of big difference in deformability (difference in εz by about 45%). It was also found that irrespective of matrix sort, stitching of the laminates has advantageous influence on interlaminar shear strength (τ) and disadvantageous effect on impact resistance (u) and flexural strength (Rg) of the laminates.