Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Interlaminar fracture toughness of selected fibre-reinforced polymer matrix composites

Czarnocki P.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2010

|

Vol. 34, nr 2

47-58

EN

The methods based on the energy principles were used to determine the Interlaminar Fracture Toughness of selected Fibre-Reinforced Polymer Matrix Composites. In the scope of the presented research were Mode I, Mode II and Mixed-Mode I/II Interlaminar Fracture Toughness of glass/epoxy and carbon/epoxy laminates. Three types of laminates were investigated. Two of them were wet lay-up and reinforced with glass/epoxy and carbon/epoxy UD and symmetric fabrics. The third one was made of carbon fibre prepreg. Four different reinforcement orientations relative to the direction of delamination propagation were investigated. The results obtained indicate that for laminates under consideration the reinforcement orientation has strong effect on the critical initiation and propagation values of the Strain Energy Release Rates as well as on shapes of R-curves. Also, delamination propagation criteria were established for selected reinforcement orientations. In all the cases the increase in amount of Mode II loading resulted in the increase of delamination propagation resistance.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań odporności na pękanie międzywarstwowe laminatów szklano- i węglowoepoksydowych w warunkach I- i II-go oraz mieszanego l/ll sposobu pękania (SP). W tym celu wyznaczano wartości krytyczne współczynnika uwalniania energii (WUE). Badano trzy typy laminatów. Dwa mają zbrojenie w postaci tkanin, wykonanych odpowiednio z włókien szklanych i węglowych, przesyconych metodą kontaktową. Trzeci wykonano z jednokierunkowego preimpregnatu węglowego. Określono efekt czterech różnych konfiguracji zbrojenia. Stwierdzono, że ukierunkowanie zbrojenia istotnie wpływa na wartości krytyczne WUE - zarówno na inicjację, jak i propagację pęknięcia oraz na kształt krzywej R. Zaproponowano dla wybranych laminatów fenomenologiczne kryteria rozwoju pęknięć międzywarstwowych. Stwierdzono, że w każdym z rozpatrywanych laminatów wzrost udziału II SP powodował zwiększenie wartości krytycznej WUE.

2

Crack growth resistance of Al2O3-ZrO2(nano) (12 mol% CeO2) ceramics

Szutkowska M., Boniecki M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 22, nr 1

41-44

EN

Purpose: Alumina-zirconia ceramics with nano 12 mol% CeO2 stabilized ZrO2 were presented as new ceramics with improvement fracture behavior: better crack growth resistance and limited susceptibility to slow crack growth. This ceramics exhibits good cutting properties. Design/methodology/approach: The controlled crack growth of specimens with double notch was carried with using Zwick testing machine. The specimens with double notch were loaded with rate of 1micrometre min to the -1. The loading of the specimens has been broken at the moment of crack propagation. The procedure has been repeated many times up to obtaining definite increase of crack length. In situ observation of crack growth from notch up to failure was possible due to special device with microscopical objective heads in vertical configuration coupled with CCD camera fitted to Zwick 1446 testing machine. A load-relaxation technique method was used for determination a relationship of a crack growth velocity (v) versus stress intensity factor (KI) and calculation the parameters of SCG. Findings: Many newly developed ceramics that are designed for high-temperature applications or electronic devices possess a low crack growth resistance. It is a drawback in widely usage of these materials in industry. Application of the ZrO2nano stabilized with 12 mol% CeO2 in alumina-zirconia ceramics improves the fracture toughness and decreases the susceptibility to slow crack growth in comparison to pure alumina ceramics. Observation of the controlled crack growth in the tested ceramics reveals the existence of increasing R-curve in the alumina-zirconia ceramics with nano ceria stabilized zirconia. Practical implications: Due to improvement of fracture behavior of the alumina-zirconia ceramics with nano12 mol% CeO2 stabilized ZrO2 could be used in "dry cutting" machining. Originality/value: A combination of in situ microscopic long-through thickness crack growth observation during three point bending (3PB) of a single edge notched beam (SENB) enabled measurement of the R-curve. In presented work a new load relaxation method was worked out for determination susceptibility tested ceramics to slow crack growth.

3

Ocena odporności na pękanie kompozytu Al2O3-ZrO2 metodą kontrolowanego rozwoju pęknięć

Szutkowska M., Boniecki M.

Kompozyty

|

2003

|

R. 3, nr 8

439-443

PL

Wyznaczono odporność na pękanie K(Ic) oraz parametr charakteryzujący pole naprężeń szczątkowych wokół odcisku po próbie twardości Vickersa, dla kompozytu Al2O3-ZrO2 i porównawczo dla ceramiki tlenkowej Al2O3. Zastosowano metodę wprowadzania kontrolowanych pęknięć wstępnych, wytwarzanych podczas wciskania wgłebnika twardości Vickersa w badany materiał. Wartości K(Ic) porównano z danymi otrzymanymi z badań własnych, metodą konwencjonalną, podczas trójpunktowego statycznego zginania próbek typu SENB w kształcie belek z karbem naciętym mechanicznie. Przeprowadzono obserwacje zachowania się krzywych R podczas kontrolowanego rozwoju pęknięć dla obu prezentowanych metod.

EN

Fracture toughness K(Ic) and dimensionless parameter characterizing the integrated effect of the residual indentation stress field over the half-penny crack for the Al2O3-ZrO2 composite and comparatively for alumina ceramics has been determined. Indentation induced crack growth in bending based on controlled precracks generated by indentation of Vickers hardness indenter into tested material was used. These K(Ic) values with data obtained from own measurements by means of conventional method based on static three-point bending of SENB bends mechanically notched were compared. The relations of K(R) versus crack length c (R curve) for alumina ceramics and alumina-zirconia composite were revealed only for conventional method.

4

Wpływ wielkości ziarna i naprężeń wewnętrznych na krzywe R w kompozytach na osnowie tlenku glinu.

Tomaszewski H., Boniecki M., Węglarz H.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 3

137-141

PL

Celem pracy było określenie wpływu wielkości ziaren i naprężeń wewnętrznych na krzywe R tworzywa korundowego i kompozytów na bazie tlenku glinowego. Dla realizacji pierwszej części pracy, przygotowano próbki tworzywa korundowego o średniej wielkości ziaren od 2,6 do 67,4 mikrometra. Zaobserwowano, iż naprężenia wewnętrzne generowane przez anizotropię własności cieplnych Al2O3 są zależne od wielkości ziaren, zaś testy kontrolowanego rozwoju pęknięć wykazały, że współczynnik nachylenia a prostej KI=f(c) opisujący własności krzywych R badanej ceramiki, maleje z malejącą wielkością ziaren. Obserwowane zmiany skorelowano z ilością mostków ziarnowych na drodze propagującego pęknięcia i naprężeniami wewnętrznymi obecnymi w tworzywie korundowym. Dla oceny roli naprężeń wewnętrznych wprowadzanych do tworzywa korundowego z "drugą fazą", przygotowano kompozyty zawierające 10-30% wag. ziaren SiC mającego niższy współczynnik rozszerzalności cieplnej lub ziaren ZrO2, mającego współczynnik alfa wyższy. Zaobserwowano negatywny wpływ obu dodatków na krzywe R kompozytów. Uzyskane wyniki odniesiono do pomiarów wielkości ziaren Al2O3, ilości mostków ziarnowych i naprężeń wewnętrznych.

EN

Alumina samples with average grain sizes ranging from 2,6 to 67,4 micrometre and alumina based composites containing 10 to 30wt% of second phase particles with lower (SiC) and higher thermal expansion coefficient (ZrO2 + 8 mol % Y2O3) were prepared. The effect of grain size and residual stresses on R-curve behaviour of ceramics was investigated by testing controlled crack growth during three point bending of single-edge-notched samples. The tests showed that R-curve behaviour of alumina ceramics strongly decreases with the decrease of Al2O3 grain size. Observed changes were related to the amount of bridging grains on the path of the propagating crack and residual stresses present in ceramics. The same tests done on composite samples showed that ZrO2 and SiC addition also strongly decrease the effect of R-curve in alumina matrix. This phenomenon was explained by analysis of Al2O3 grain size, amount of bridging grains and residual stresses in ceramics.

5

Failure behaviour of alumina cutting ceramics.

Szutkowska M.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 5

912-915

PL

Artykuł przedstawia zwięzły przegląd ważniejszych zagadnień dotyczących badania odporności na pękanie ceramiki na bazie tlenku glinu z uwzględnieniem ich praktycznego wykorzystania do sterowania jakością oraz jako wielkość dostarczającej użytecznych informacji w pracach badawczych. Przedstawiono niektóre metody doświadczalne bazujące na trójpunktowym lub czteropunktowym obciążaniu belek ze wstępnym pęknięciem oraz technice wciskania penetratora twardości Vickersa, stosowane do oceny zachowania się badanych materiałów podczas zniszczenia. Przeprowadzono również obserwację odporności na pękanie w funkcji rozwijającego się peknięcia (krzywa R).

EN

This paper has briefly reviewed some of the major concerns in testing of fracture toughness of alumina ceramics with their practical usage for a quality control and an informative quantity in research works. Some experimental methods based on the precracked beams loaded by three or four-point bending and Vickers hardness indentation technique have been presented to assessment the failure behaviour of tested materials. The crack growth resistance curve (R-curve) has been observed as well.

6

Krzywe R w kompozytach Al2O3-SiC i (Al2O3+ZrO2)-SiC.

Tomaszewski H., Boniecki M., Węglarz W.

Inżynieria Materiałowa

|

1999

|

R. XX, nr 6

614-619

PL

Przeprowadzono badania kontrolowanego rozwoju pęknięć w układzie trójpunktowego zginania w próbkach z karbem ceramiki korundowej i korundowo-cyrkonowej zawierającej od 0 do 30% wag. ziaren SiC. Pęknięcie inicjowano, a następnie propagowano za pomocą powtarzającego się obciążania i zdejmowania obciążenia próbki. Długość pęknięcia mierzono in situ przy użyciu układu optycznego z kamerą. Wartości siły P odpowiedzialne za przyrost długości pęknięcia rejestrowano za pomocą komputera sterującego maszyną wytrzymałościową. Z wartości długości pęknięcia c i siły P obliczano wartości współczynnika intensywności naprężeń KI. Badania wykazały, iż dodatek SiC silnie obniża efekt krzywych R obu typów matryc. Zjawisko to zostało wyjaśnione dzięki analizie stanu naprężeń wewnętrznych w badanej ceramice na podstawie pomiarów piezospektroskopowych. Zaobserwowano wzrost odporności na inicjację pęknięcia ze wzrostem udziału SiC.

EN

The fracture behaviour of alumina and ZTA ceramics containing 0 to 30 wt. % SiC particles was investigated during tests of controlled crack growth in three point bending of single-edge-notched samples. The crack was initiated and slowly grown up by permanent loading and removing of the load. Crack length c was measured by in situ observation using a special video camera. Adequate force P responsible for crack length increase was recorded by computer steering the Zwick testing machine. From crack length c and force P the stress intensity factor KI was calculated. The tests showed that SiC addition strongly decreases the effect of R-curve in alumina and ZTA ceramics. This phenomenon was explained by analysis of residual stress state in ceramics on the base of piezospectroscopic measurements. An increase of resistance to crack initiation of the studied ceramics with increase of SiC addition was also found.

7

Wpływ udziału ziaren SiC na zjawisko krzywych R w spiekach Al203

Tomaszewski H., Boniecki M., Węglarz H.

Materiały Elektroniczne

|

1998

|

T. 26, nr 3-4

15-27

PL

Przeprowadzono badania kontrolowanego rozwoju pęknięć w układzie trójpunktowego zginania w próbkach z karbem ceramiki korundowej zawierającej od 0 do 30% wag. ziaren SiC. Pęknięcie inicjowano, a następnie propagowano w wyniku powtarzającego się obciążania i odciążenia próbki. Długość pęknięcia mierzono in situ przy użyciu układu optycznego z kamerą. Wartości siły P odpowiedzialne za przyrost długości pęknięcia rejestrowano za pomocą. komputera sterującego maszyną wytrzymałościową. Z wartości długości pęknięcia c i siły P obliczano wartości współczynnika intensywności naprężeń K,. Badania wykazały, iż dodatek SiC silnie obniża efekt krzywych R ceramiki korundowej. Zjawisko to zostało wyjaśnione dzięki analizie stanu naprężeń wewnętrznych w badanej ceramice w oparciu o pomiary piezospektroskopowe. Zaobserwowano wzrost odporności na inicjacje. ze wzrostem udziału SiC .

EN

The fracture behaviour of alumina ceramics containing 0 to 30 wt% SiC particles was investigated during tests of controlled crack growth in three point bending of single-edge-notched samples. The crack was initiated and slowly grown up by permanent loading and removing of the load. Crack length c was measured by in situ observation using a special video camera. Adequate force P responsible for crack length increase was recorded by computer steering the Zwick testing machine. From crack length c and force P the stress intensity factor K was calculated. The tests showed that SiC addition strongly decreases the effect of R-curve in alumina ceramics. This phenomenon was explained by analysis of residual stress state in ceramics on the base of piezospectroscopic measurements. An increase of resistance to crack inflation of the studied ceramics with increase of SiC addition was also found.