Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 18

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  impact damage
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
1
EN
Mechanoluminescence (ML) from deformed ductile materials is caused by sliding of charged dislocations. The main source of the ML in loaded brittle solids is the interatomic bond breakage. In this work, the ML from impact damaged ductile ZnS ceramics was studied. It was revealed that the time series of ML pulses exhibited two well-separated peaks. A two-stage ML excitation of this kind in ZnS ceramics was observed when the applied load exceeded an ultimate plastic deformation. The positions of each peak along the time axis were found to be dependent in different ways on physical and mechanical properties of crystallites that constituted the given ceramics. The investigated ceramics were produced by four different technological methods. The obtained samples differing in the dimensions of grains and separation of grain boundaries were tested. The statistical analysis of a temporal pattern of the ML lighting showed that the mechanisms of excitation of the two peaks were not the same. The first ML peak was assigned to the plastic deformation preceding the ceramics cracking. The second peak originated from the interatomic bond breakage in nucleated and growing cracks.
EN
Aircraft composite structures made in autoclave prepreg technology are characterized by low porosity and high strength. Unfortunately, composite structures are susceptible to impact damage. Therefore in order to repair this type of structures, an advantageous method of structure restoration is the use of the two-step bonding method. This method relies on creating a composite patch cured in an autoclave and then bonding it into a previously prepared repair area in the repaired structure, created by removing the damaged layers. Thanks to this approach, the patch is produced in accordance with the production process of the repaired element and has similar properties including low porosity. A critical element of repair is the bonding layer between the patch and repaired structure. Difficulties in obtaining an appropriate consolidation pressure (compression) using a vacuum bag can cause local disbonding of the composite patch as well as porosity in the bonding layer. Porosity reduces the strength properties of the joint, and it also reduces its weather resistance, which may contribute to its gradual degradation. The article focuses on analysis of the influence of compression obtained by a vacuum bag on the porosity and thickness of the bonding layer. A professional line for the production of aircraft composites and a mobile system for composite repairs of aircraft structures were used to produce the samples. The computed tomography method was used to measure the porosity and thickness of the bonding layer.
EN
Carbon fiber reinforced plastics (CFRPs) are widely used in aerospace structures due to their high stiffness, strength and good fatigue properties. They are however vulnerable to loads perpendicular to their plane and, while impacted, can suffer significant internal damage decreasing their overall strength. Detecting and sizing such damage is an important task of the non-destructive inspection (NDI) methods. This study was conducted to detect and quantify damage in a set of six impacted even rectangular CFRP specimens designed from a MiG-29 vertical stabilizer’s skin. The inspection was done using the ultrasonic (UT) method (based on mobile scanner – MAUS V) and the pulsed infrared thermographic (IRT) method. Each specimen’s inside and outside (impacted) surface was inspected separately with IRT, while the outside surface was then inspected with UT. UT provided the most precise measurements of the damage area, while the IRT inspection of the outside surface (which would be accessible on a real aircraft structure) provided underestimated values due to the damage’s depth and geometry.
EN
Barely visible impact damage is one of the problems commonly occurring in composite elements during an aircraft operation. The authors described the mechanisms of impact damage formation and propagation in composite structures. The paper presents a performed analysis of an influence of impact parameters on the resulting damage, i.e. its detectability by means of visual observation as well as its extent determined based on ultrasonic tests results. The tests were conducted on the CFRP specimens with a wide range of impact damage cases obtained with combinations of variable impact energy and shapes of impactors. Additionally, an algorithm based on image processing and image analysis methods is proposed for the purpose of the effective evaluation of the ultrasonic data obtained.
EN
The article presents a method of reconstruction of planar ultrasonic maps into a three-dimensional form based on levels of attenuation of ultrasonic waves through a tested composite structure. A developed algorithm is based on image processing techniques, which allows enhancing ability of interpretation of damage extent at particular depths of a tested structure.
PL
Artykuł przedstawia metodę rekonstrukcji płaskich map ultradźwiękowych do postaci trójwymiarowej na podstawie poziomów tłumienia fal ultradźwiękowych przez badaną strukturę kompozytową. Opracowany algorytm został oparty na technikach przetwarzania obrazu, które pozwalają na wspomaganie interpretacji rozległości uszkodzeń na poszczególnych poziomach głębokości w badanej strukturze.
EN
This paper explores the effect of tow width on the damage area produced by high velocity impacts on glass fiber/epoxy composite structures made by filament winding. The subject of the research were a four-layered composite tubes that have been designed using matrix method. The method was used to select mosaic patterns with different rest of the winding stroke and number of interlaces, which arc places of stress concentration and which affect the strength of the composite. The narrowest (5 mm) and the widest (17 mm) tow width available was chosen. Composite filament-wound structures were subjected to a high velocity impact by a 2.0 g spherical hardened steel impactor propelled to a velocity of 140 ÷ 170 m/s using a gas gun. It was observed that dependence of the damage area on tow width on filament-wound composite tubes is possible.
PL
Niniejszy artykuł stanowi charakterystykę wpływu szerokości nawijanej wiązki na wielkość pól uszkodzeń będących następstwem udaru wysokiej prędkości w szklano-epoksydowych konstrukcjach kompozytowych, wytworzonych metodą nawijania włókna na mokro. Badaniom poddano cztery warstwowe rury kompozytowe, nawinięte według wybranych wzorów mozaikowych, zaprojektowanych z użyciem metody tablicowej, różniących się wartością reszty skoku nawijania oraz liczbą przeplotów, będących miejscami koncentracji naprężeń i znacząco wpływających na wytrzymałość kompozytu. Wybrano dwie szerokości wiązki: najwęższą (5 mm) oraz najszerszą (17 mm) dostępne dla danej nawijarki. Badania udarności kompozytowych konstrukcji nawijanych przeprowadzono, strzelając w obiekt impaktorem w postaci ulepszonej cieplnie, stalowej kulki o masie 2.0 g napędzanej działem gazowym, z prędkością 140 170 m/s. Stwierdzono, że szerokość nawijanego pasma może wpływać na wielkość pól uszkodzeń badanych kompozytów.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań uszkodzeń będących następstwem udaru wysokiej prędkości w konstrukcjach kompozytowych wytworzonych metodą nawijania włókna na mokro. Przebadano pięć warstwowych rur kompozytowych, ktore zostaty zaprojektowane i wytworzone w taki sposób, aby była możliwa ocena wpływu struktury wzmocnienia - trzech, różnych wzorów mozaikowych - na rozmiar a także na charakter uszkodzeń powstałych w kompozycie na skutek udaru. Wzory mozaikowe dobrano z użyciem metody tablicowej, która pozwoliła uzyskać wiele wzorów mozaikowych różniących się wartością reszty skoku nawijania oraz liczbą przeplotów, będących miejscami koncentracji naprężeń i znacząco wpływających na wytrzymałość kompozytu. Udarność kompozytowych konstrukcji nawijanych badano w zakresie dużych prędkości 140-170 m/s. Trudno jednoznacznie określić, który z wzorów mozaikowych ma największą odporność udarową z zakresu wysokich prędkości.
EN
This work presents results of high velocity impact damage in composite filament-wound structures. The subject of research was five-layered composite pipes that have been designed and manufactured in such way as to be able to assess the effect of reinforcement structure - three different mosaic patterns-on the size and nature of impact damage in the composite. The selection of mosaic pattern was based on an array method. It allows to get a lot of mosaic patterns with different rest of the winding stroke and the number of interlaces, which are places of stress concentration and significantly affect the strength of the composite. Impact strength of the composite filament-wound structures was tested in the range of the high velocity impact of 140-170 m/s. It is difficult to define which mosaic pattern has the highest impact resistance in the field of high velocity impact.
EN
The research presented in this paper sought to characterize the relationship between the extent of delamination and impact energy in filament-wound composite structures. The subjects of the research were five-layered composite tubes that have been designed using the matrix method. This method was used to select three different mosaic patterns with different rest of the winding stroke parameters and number of interlaces. The interlaces are stress concentration locations and affect the strength of the composite. The tubes were manufactured using E-glass fiber roving reinforcement and epoxy resin. The composite filament-wound structures were subjected to a high velocity impact from a 2.0g spherical hardened steel impactor propelled to a velocity of 140 - 170 m/s using a gas gun. Linear dependence of the damage area to the impact energy on filament-wound composite tubes, found in a previous study for polyester-matrix glass fibre-reinforced laminates, could be confirmed for only one material in this study.
PL
Wyniki badań prezentowane w niniejszym artykule stanowią charakterystykę zależności pól uszkodzeń od energii udaru wysokiej prędkości w konstrukcjach kompozytowych wytworzonych metodą nawijania włókna na mokro. Przedmiotem badań było pięć warstwowych rur kompozytowych zaprojektowanych z użyciem metody tablicowej. Metoda ta posłużyła do wyboru trzech wzorów mozaikowych różniących się wartością reszty skoku nawijania oraz liczbą przeplotów, będących miejscami koncentracji naprężeń i znacząco wpływających na wytrzymałość kompozytu. Wzmocnienie kompozytu stanowił rowing szklany ze szkła typu E, materiałem osnowy była natomiast żywica epoksydowa. Udarność kompozytowych konstrukcji nawijanych badano w zakresie dużych prędkości 140 170 m/s z użyciem impaktora w postaci stalowej, ulepszonej cieplnie kulki o masie 2,0 g wystrzeliwanej z działa gazowego. Liniowa zależność pól uszkodzeń od energii udaru dla rur kompozytowych wytworzonych przez nawijanie włókna na mokro we wcześniejszych badaniach potwierdzona dla laminatów poliestrowo-szklanych, została zaobserwowana jedynie dla jednego materiału.
PL
Zastosowanie fal sprężystych wzbudzonych w badanym elemencie za pomocą umieszczonej na nim sieci przetworników piezoelektrycznych jest jednym z obiecujących kierunków rozwoju technologii bezpośredniej diagnostyki struktur lotniczych (SHM). Możliwości systemów SHM są związane z dwoma różnymi ścieżkami rozwoju tej technologii, tj. zastosowanych rozwiązań technicznych, np. rodzaju przetworników PZT czy aparatury pomiarowej oraz metod analizy sygnału rejestrowanego przez przetworniki. Do pierwszej gałęzi rozwoju systemów SHM należy m.in. dobór optymalnego rodzaju przetworników PZT do danego zagadnienia oraz sposób ich związania z monitorowaną strukturą. W przypadku kompozytów, oprócz związania przetworników z badaną powierzchnią, możliwe jest również ich wbudowanie w wewnętrzną strukturę materiału. W artykule zaprezentowano przykład wykorzystania przetworników PZT wbudowanych w strukturę kompozytową do detekcji uszkodzeń udarowych BVID. Zaprezentowano algorytm lokalizacji uszkodzeń BVID oraz wyniki badań laboratoryjnych weryfikujących zaproponowane metody.
EN
Application of guided waves excited by a network of PZT transducers integrated with a given structure is one of the promising approaches to Structural Health Monitoring (SHM). The performance of SHM system based on PZT network is rooted in two distinct areas of the technology development, that is: the hardware and the signal analysis. The first includes is the type of transducers used to built a network and the way of their integration with a monitored structure. For composites, beside the possibility of the transducers attachment to a surface of an element, also embedding of PZTs into their internal structure is available. In the article Barely Visible Impact Damage (BVID) detection capabilitiy of the embedded PZT transducers is presented. An algorithm of damage localization is also proposed and verified in laboratory tests.
EN
The dynamic behaviour of thermoplastic samples reinforced with aramid or polyester based nonwoven fabrics has been investigated. Changes in the structural state of specimens through open hole and impact damage could be proved by changes in modal parameters. Furthermore a directionality study has been performed showing clear dependence of modal parameters and fibre orientation. An appropriate frequency band was selected for a robust structural state detection of the samples. Additionally, a special modal hammer device was used to increase the accuracy of determining the modal parameters. This work continues investigations which can serve as a foundation for modal analysis based structural health monitoring (SHM) and quality control systems for composite structures.
PL
Zbadane zostało dynamiczne zachowanie próbek kompozytowych o osnowie termoplastycznej, wzmocnionych włókniną aramidową lub poliestrową. Wykazano, że zmiany w stanie struktury próbek, wywołane wierceniem otworów i uszkodzeniem udarowym, mogą być wykrywane w oparciu o zmiany parametrów modalnych. Przeprowadzono również badania, w których pokazano wyraźną zależność pomiędzy parametrami modalnymi a ukierunkowaniem włókien. Do właściwego wykrywania stanu strukturalnego próbek wybrane zostało odpowiednie pasmo częstotliwości. Dodatkowo zastosowane zostało specjalne urządzenie dla młotka modalnego zwiększające dokładność wyznaczania parametrów modalnych. Praca jest kontynuacją badań, które mogą służyć jako podstawa dla systemu przeznaczonego do monitorowania stanu konstrukcji oraz kontroli jakości, bazującego na analizie modalnej.
EN
The increasing applicability of structures made of polymer composites in industrial applications requires the investigation of strength parameters of these materials as well as the damage and fracture mechanisms invarious conditions. In spite of excellent mechanical properties of such materials, they are characterized by low resistance to impact loading. During such loading these structures are subjected to serious damages, which are often invisible during the inspection of surface, and may propagate intensively until failure. The key importance of impact damages have the composite structures, which are used in marine applications, especially in modern small yachts and boats, where the polymer composites is the fundamental construction material. In the presented study the authors investigate the influence of hydrostatic pressure on the penetration resistance of composite structures after impact loading. The laboratory tests were carried out for a representative group of composite plates. Obtained results confirm that the low-velocity impact loading, even with small impact energy, may cause serious damages and initiate leakages in the composite hulls.
PL
Wzrastająca stosowalność struktur wykonanych z kompozytów polimerowych w aplikacjach przemysłowych wymaga zbadania właściwości wytrzymałościowych tych materiałów oraz mechanizmów uszkadzania i pękania w różnych warunkach. Pomimo wyjątkowych właściwości mechanicznych charakteryzują się one niską odpornością na oddziaływania udarowe. Podczas takich oddziaływań te struktury są narażone na poważne uszkodzenia, które często są niewidoczne podczas inspekcji powierzchni i mogą intensywnie propagować, doprowadzając do zniszczenia. Wiedza o uszkodzeniach udarowych w strukturach kompozytowych ma szczególne znaczenie dla struktur stosowanych w aplikacjach okrętowych, w szczególności we współczesnych jachtach i łodziach, gdzie kompozyty polimerowe stanowią podstawowy materiał konstrukcyjny. W niniejszym opracowaniu autorzy zbadali wpływ ciśnienia hydrostatycznego na odporność penetracyjną struktur kompozytowych po oddziaływaniu udarowym. Testy laboratoryjne przeprowadzone zostały dla reprezentatywnej grupy płyt kompozytowych. Otrzymane wyniki po-twierdziły, że oddziaływania udarowe o małej prędkości, nawet z małą energią uderzenia, mogą spowodować poważne uszkodzenia i doprowadzić do przecieków w kadłubach kompozytowych.
EN
Character of initiation and propagation of impact damages in polymer constructional composites does not allow for unambiguous evaluation of a structure condition basing on observation of its surface only. The developed method is based on wavelet fusion of ultrasonic and optical images with optimization of wavelet parameters, which allows for obtaining of single image with distinguishable internal and external damages. The method was tested experimentally on the composite plates after impact loading with various impact energy and different types of impactors.
EN
The impact damages occur during normal operation of many structural elements, primarily in the aircraft structures, but also in the ground machinery, whose elements made of polymeric composites. According to the specific conic-shaped character of the impact damages initiation and propagation it is often difficult to analyze the damage extent basing on the surface characterization only. Moreover, the shape of the impacted body has a significant influence on the resulted damage. In the following paper the influence of the impactor geometry was analyzed basing on the force responses during the impact and the area of resulted damages, which were obtained using transmitted light imaging technique and image processing methods. The obtained results allowed for comparison of damage states and conclusions about characteristic stress distributions during impact for various geometries of impactors.
PL
Uszkodzenia udarowe występują w trakcie normalnej eksploatacji wielu elementów strukturalnych, głównie w strukturach stosowanych w lotnictwie, ale także w maszynach lądowych, których elementy wykonane są z kompozytów polimerowych. Z uwagi na specyficzny charakter inicjacji i propagacji uszkodzeń udarowych w kształcie stożka często trudno analizować rozległość uszkodzenia jedynie na podstawie charakteryzacji powierzchni. Ponadto kształt uderzającego ciała ma znaczący wpływ na powstające uszkodzenie. W niniejszym artykule wpływ geometrii bijaka został przeanalizowany na podstawie odpowiedzi siły udaru podczas kontaktu oraz powierzchni uzyskanych uszkodzeń, które zostały otrzymane przy pomocy techniki fotografii prześwietleniowej i metod analizy obrazów. Uzyskane wyniki pozwoliły na porównanie stanów uszkodzeń i konkluzje o charakterystycznych rozkładach naprężeń podczas udaru dla różnych geometrii bijaków.
14
EN
In the article, an approach for damage characterization in composite aerospace structures for the linear acoustic non destructive evaluation technique is presented. The damages which affect the structural integrity of such components among others are: disbonds, delaminations and foreign object inclusions. One of the significant damages which may occur during structure operation is low energy impact damage (BVID - Barely Visible Impact Damage). BVID may decrease the stiffness of the component due to the creation of internal damages resulting in impact energy dissipation across the material. In the paper an approach for their diagnostics is presented. The approach is based on structure integrated PZT piezoelectric sensors. The application of such sensors enables acoustic and local distortion fields propagation based on the physics of small displacements in continuous media. This can be affected by local geometry changes caused by BVID which opens an opportunity for their detection. The signal processing methods which may enable damage detection and their classification are presented in the article. The results of low energy impact detection based on the PZT sensor network approach as well as their full characterization using classical NDE are also provided.
PL
Przedstawiono metody charakteryzacji uszkodzeń w kompozytowych strukturach lotniczych z wykorzystaniem liniowych akustycznych technik badań nieniszczących. Uszkodzenia mające wpływ na integralność struktury lub jej poszczególnych komponentów to: odklejenia, rozwarstwienia, wtrącenia ciał obcych oraz wiele innych. Jednym z istotnych mogących wystąpić podczas eksploatacji są uszkodzenia od uderzeń o niskich energiach (nazywane BVID). BVID mogą obniżyć sztywność elementu poprzez tworzenie uszkodzeń wewnętrznych powstałych w wyniku rozpraszania energii uderzenia w materiale. Autorzy przedstawiają podejście do diagnostyki oparte na strukturze zintegrowanych czujników piezoelektrycznych PZT. Zastosowanie takich czujników umożliwia akustyczną i lokalną propagację pola zakłóceń w oparciu o fizykę niewielkich przemieszczeń. Może to wpływać na lokalne zmiany geometrii spowodowane BVID, co umożliwia ich wykrywanie. W artykule zaprezentowano metody przetwarzania sygnałów, które mogą umożliwić wykrycie uszkodzeń oraz ich klasyfikację. Przedstawiono wyniki wykrywania uszkodzeń od uderzeń o niskich energiach przy pomocy klasycznych metod NDT oraz za pomocą sieci czujników PZT.
EN
Composites are one of the ultramodern materials in aviation constructions. In such applications are important two factors: a very high strength and a low density of these materials. The aircraft's conditions of service often jeopardize composite structures, for example during impact loading. Composites can fail in a wide variety of modes while containing a barely visible impact damage (BVID), which reduces severely the structural integrity of components. Moreover, a low energy impact weakens the physical properties of composite laminates. This paper present the influence on the flexural strength Rg, and vital necessity of repairs after a low energy impact damages.
PL
Omówiono problem uszkodzeń wywołanych w kompoz.ycie polimerowym przez poprzeczne obciążenia udarowe. Uszkodzenia udarowe obniżają wytrzymałość materiału oraz ułatwiają inicja-cję korozji naprężeniowej, co ogranicza efektywność stosowania kompoz.ytów polimerowych. Omówiono wyniki badań wpływu uszkodzeń udarowych na strukturę i wytrzymałość laminatu epoksydowo-szklanego wzmocnionego tkaniną. Przedstawiono rezultaty prób zmęczeniowych próbek z uszkodzeniem udarowym. Stwierdzone zmiany wytrzymałości na zginanie badanego la-minatu stanowią potencjalnie mniejsze zagrożenie w porównaniu do otwartych pęknięć poprzecz-nych widocznych już przy najmniejszej stosowanej energii uderzenia.
EN
Damage in polymer composite induced by lateral impact loads is discussed. This type of dama-ge reduces strength characteristics of a material and gives rise to stress corrosion being thus a principal limiting factor in application of composites in many areas of technology. The paper pre-sents results of investigations on the effect of impact damage on microstructure and strength of a glass-fabric reinforced epoxy laminate. Both static and cyclic tests were carried out to assess the most common combination of loads found in service. The chief conclusion states that open lateral cracks arising from impact pose the severest danger. They are formed by even mild impacts and must be regarded more detrimental to the material integrity than the observed decrease in bending strength.
PL
W pracy przeanalizowano obrazy zniszczeń w laminatach hybrydowych węglowo-szklanych i węglowo-szklano-aramidowych wywołanych spadającym ciężarem, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak energia uderzenia, grubość laminatu, postać zbrojenia hybrydowego. Przeanalizowano też wpływ obrazu zniszczeń na własność najbardziej wrażliwą na wewnętrzne zniszczenia laminatu - poudarową wytrzymałość na ściskanie. Spośród badanych laminatów hybrydowych o grubości ok. 3 mm najkorzystniejsze pod względem obrazu zniszczeń i znormalizowanej, poudarowej wytrzymałości na ściskanie okazały się laminaty zbrojone włóknami węglowym i szklanym o kolejności ułożenia warstw C/E/C/CE/C. W przypadku grubszych laminatów (4/5,5 mm) najmniej uszkodzeń wykazał laminat węglowo-aramidowo-szklany. Porównano uzyskane obrazy zniszczeń z rezutatami otrzymanymi dla laminatów zbrojonych hybrydową tkaniną aramidowo-węglową. Laminaty te wykazały jednak najwyższy spadek wytrzymałości na ściskanie, pomimo niewielkich zniszczeń wewnętrznych.
EN
Low energy impact damage in hybrid epoxy laminates reinforced with woven fabrics of carbon and glass as well as carbon, glass and aramid has been studied, depending on impact energy, laminate thickness, type and stacking sequence of reinforcement. The effect of internal damage on residual compression strength after impact has been analysed. The best performance in terms of constrained impact damage area and compression strength after impact for thin laminates (t=3 mm) has been observed for hybrid carbon-glass laminate with stacking sequence C/E/C/C/E/C. Among the thick laminates (t=4/5,5 mm) the most constrained damage has been found for carbon-glass-aramid laminate. The results have been compared with impact damage images obtained for carbon-aramid fabric reinforced laminate, that exhibited the smallest area of impact damage, however the highest reduction of compression strength.
PL
W artykule przedstawiono koncepcję pomiarów jednokrotnych udarów mechanicznych z zastosowaniem akcelerometrycznych czujników przyspieszenia. Przedstawiono wykonany i uruchomiony układ pomiarowy. Omówiono metodykę badań, przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych oraz dokonano oceny dokładności pomiarów.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.