Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Investigation of Stab Protection Properties of Aramid Fibre-Reinforced 3D Printed Elements

Sitotaw Dereje Berihun, Ahrendt Dustin, Kyosev Yordan, Kabish Abera Kechi

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2021

|

Vol. 29, no. 3 (147)

67--73

EN

A stab resistant vest is a reinforced piece of body armour designed to resist knife or needle attacks of different energy levels specifically to the upper part of the body (chest and abdomen) to save lives. The majority of armours limit several comfort parameters, such as free locomotion, respiration, flexibility and light weight, which determine efficient use by wearers and their willingness to wear. Currently available armours are usually made of a single plate, and although often segmentation is used with just a few but still quite large pieces, the materials are compact and bulky to wear. In this study, stab protective armor elements (scale-like elements) of 3 mm thickness and 50 mm diameter were designed, produced (3D printed) and tested for performance. Aramid fibre was used for its strength, durability and process ability to develop protection elements at unidirectional and multidirectional filling angles during 3D printing. The specimens were tested according to VPAM KDIW 2004. The specimens designed and developed with multidirectional filling angles of aramid resist the puncturing energy level K1 (25 J) with a penetration depth less than the maximum allowed for the K1 energy level by VPAM. These specimens showed a high protection level of relative small thickness (3 mm) and light weight (6.57 grams for the estimated area A ≈ 1963.5 mm2) as compared to the currently certified armors for K1 (for example, the aluminum mass is 13.33 grams for 2 mm thickness and 50 mm diameter).

PL

Kamizelka odporna na dźgnięcie to wzmocniony element kamizelki kuloodpornej zaprojektowany tak, aby był odporny na ataki nożem lub igłą, w szczególności w górnej części ciała (klatce piersiowej i brzuchu), tak aby ratować życie. Kamizelka taka powinna spełniać kilka parametrów komfortu, takich jak: swoboda poruszania się, oddychanie, elastyczność i niewielka waga, które decydują o efektywnym użytkowaniu przez użytkowników i ich chęci do noszenia. Obecnie dostępne kamizelki są zwykle wykonane z jednej płyty i chociaż często stosuje się segmentację z zaledwie kilkoma, ale wciąż dość dużymi elementami, materiały są zwarte i nieporęczne w noszeniu. W pracy zaprojektowano, wyprodukowano (wydrukowano w 3D) i przetestowano pod kątem wydajności elementy pancerza ochronnego (elementy przypominające łuski) o grubości 3 mm i średnicy 50 mm. Zastosowano włókno aramidowe ze względu na jego wytrzymałość, trwałość i zdolność do wytwarzania elementów zabezpieczających przy jednokierunkowych i wielokierunkowych kątach wypełnienia podczas druku 3D. Próbki badano zgodnie z VPAM KDIW 2004. Stwierdzono, że zaprojektowane i opracowane próbki były odporne na poziom energii przebicia K1 (25 J) przy głębokości penetracji mniejszej, niż maksymalna dopuszczalna dla poziomu energii K1 przez VPAM. Próbki te wykazały wysoki poziom ochrony przy stosunkowo małej grubości (3 mm) i niewielkiej wadze (6.57 g dla szacowanego obszaru A ≈ 1963.5 mm2) w porównaniu z obecnie certyfikowanymi pancerzami dla K1 (np.: masa aluminium wynosi 13,33 g dla grubości 2 mm i średnicy 50 mm).

2

Propagation and reflection of plane waves in a rotating magneto-elastic fibre-reinforced semi space with surface stress

Roy I., Acharya D. P., Acharya S.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 22, nr 4

939--957

EN

The present paper investigates the propagation of quasi longitudinal (qLD) and quasi transverse (qTD) waves in a magneto elastic fibre-reinforced rotating semi-infinite medium. Reflections of waves from the flat boundary with surface stress have been studied in details. The governing equations have been used to obtain the polynomial characteristic equation from which qLD and qTD wave velocities are found. It is observed that both the wave velocities depend upon the incident angle. After imposing the appropriate boundary conditions including surface stress the resultant amplitude ratios for the total displacements have been obtained. Numerically simulated results have been depicted graphically by displaying two and three dimensional graphs to highlight the influence of magnetic field, rotation, surface stress and fibre-reinforcing nature of the material medium on the propagation and reflection of plane waves.

3

Propagation and reflection of plane waves in a rotating magneto elastic fibre-reinforced semi space with surface stress

Roy I., Acharya D. P., Acharya S.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 21, nr 4

1043--1061

EN

The present paper investigates the propagation of quasi longitudinal (qLD) and quasi transverse (qTD) waves in a magneto elastic fibre-reinforced rotating semi-in finite medium. Reflections of waves from the flat boundary with surface stress have been studied in details. The governing equations have been used to obtain the polynomial characteristic equation from which qLD and qTD wave velocities are found. It is observed that both the wave velocities depend upon the incident angle. After imposing the appropriate boundary conditions including surface stress the resultant amplitude ratios for the total displacements have been obtained. Numerically simulated results have been depicted graphically by displaying two and three dimensional graphs to highlight the in uence of magnetic field, rotation, surface stress and fibre-reinforcing nature of the material medium on the propagation and reflection of plane waves.

4

Endodontic instruments made of fibre-reinforced polymer composites : preliminary FEM and experimental investigations

Modler N., Hufenbach W. A., Gäbler S., Gottwald R., Schubert F., Dannemann M.

Composites Theory and Practice

|

2015

|

R. 15, nr 2

95--100

EN

Conventional needle-shaped instrument tips under ultrasonic excitation for root canal treatment made of nickel titanium (NiTi) alloys achieve a high cleaning performance, especially when inducing the cavitation phenomenon. Nevertheless, their tendency to spontaneous material failure is disadvantageous. Monolithic polymers, e.g. polyamide (PA) significantly reduce this risk, however, instrument tips made of this material are characterised by low cleaning performance. Fibre-reinforced polymers (FRP) exhibit the possibility to bear dynamic loads at higher life cycles than conventional metallic materials. The use of endless fibre-reinforced polymers allows the realisation of instrument tips offering good damage tolerance and cost-efficiency as well as a high cleaning performance. This paper focusses on preliminary numerical and experimental investigations necessary to prove the suitability of fibre-reinforced materials for endodontic instrument tips. The numerical investigations conducted using a standard FE-Method contain simulations of the eigenfrequencies. The accompanying experiments were done for optical detection of the cavitation effects induced by conventional and fibre-reinforced instrument tips. The calculations and tests of the novel instruments made of PA6 reinforced with carbon fibres (CF-PA6) demonstrate a significantly higher cleaning efficiency and a clear failure tolerant structural behaviour compared to conventional polymer and nickel titanium instruments. The investigations show a large number of influencing factors on the operation of fibre-reinforced instruments under ultrasonic excitation. In this context, further tests have to be done to qualify a potential clinical relevance.

PL

Konwencjonalne igłowe końcówki do leczenia kanałowego wzbudzane ultradźwiękami wykonane ze stopów niklu i tytanu osiągają wysoką wydajność czyszczenia, szczególnie poprzez wykorzystanie zjawiska kawitacji. Niekorzysta jest ich skłonność do samoistnego uszkadzania materiału. Polimery monolityczne, jak np. poliamid, znacząco zmiejszają to ryzyko, jednak narzędzia wykonane z tego materiału charakteryzują się niską wydajnością samoczyszczenia. Kompozyty włókniste umożliwiają przenoszenie obciążeń dynamicznych i osiąganie wyższej liczby ich cykli niż w przypadku typowych stopów metali. Zastosowanie kompozytów polimerowych wzmacnianych włóknami ciągłymi umożliwia ekonomiczną realizacje końcówek narzędzi o dobrej tolerancji na uszkodzenia oraz dużej skuteczności czyszczenia. Artykuł skupia się na wstępnych badaniach numerycznych i eksperymentalnych koniecznych do ustalenia przydatności komozytów włóknistych do endodontycznych końcówek narzędzi. Badania numeryczne wykonane przy użyciu typowych metod elementów skończonych zawierają symulacje częstotliwości własnych. Towarzyszące badania eksperymentalne zostały wykonane w celu optycznej detekcji zjawiska kawitacji wywołanego zarówno przez konwencjonalne, jak i wzmacniane włóknami końcówki narzędzia. Obliczenia i testy końcówek nowego typu narzędzi wykonanych z poliamidu 6 wzmacnianego włóknami węglowymi (CF-PA6) wykazują wyraźnie wyższą wydajność czyszczenia oraz odporność na uszkodzenia od typowych końcówek z tworzyw sztucznych i stopów niklu i tytanu. Badania wykazały znaczną liczbę czynników wpływających na działanie końcówek wykonanych z kompozytów włóknistych wzbudzanymi ultradźwiękami. W tym kontekście wymagane są dalsze badania w celu potwierdzenia ich przydatności klinicznej.