This paper reports on the results of strength tests of single-lap joints used in the aerospace industry with “Hi-Lok” fastener. The samples subjected to testing were made of EN-AW 2024 aluminium alloy and carbon composite. A part of the samples was additionally sealed with the use of Naftoseal MC-780 Class C sealant. The application of the MC-780 Class C sealant boosts the strength of a single lap joint of EN-AW 2024 T3 Al alloy and carbon composite. The strength test results were complemented with the analysis of selected 2D and 3D surface roughness parameters, and isometric images of the analysed surfaces. Additional information on the specimen surface quality was provided with photographic images taken with Keyence VHX-5000 microscope at x300 magnification. In the conclusion section of this paper, the study is summarised and its key findings are listed.
Engineering calculations of elements of the power transmission systems made of high-strength carbon-epoxy and carbon-aramid composites are very difficult due to the lack of reliable data concerning non-linear features of these materials. This paper presents a proposal of building and identifying a dynamic model of bi-supported drive shaft. A properly identified mathematical model allowed predicting dynamic behaviours at various velocities of start-up and braking.
PL
Inżynierskie obliczenia elementów układów przeniesienia mocy wykonanych z wysokowytrzymałych kompozytów węglowych i węglowo-aramidowych napotykają na znaczne trudności z powodu wiarygodnych danych dotyczących nieliniowych cech materiałowych. W pracy przedstawiono propozycję budowy i identyfikacji modelu dynamicznego dwupodporowego wału maszynowego. Dobrze zidentyfikowany model matematyczny pozwolił na predykcję zachowań dynamicznych przy różnych prędkościach rozruchu (hamowania).
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono wybrane wyniki badań dotyczące skuteczności klejenia kompozytu węglowego. Skoncentrowano się na badaniach porównawczych wytrzymałości na ścinanie połączeń klejowych z udziałem kompozytu węglowego, z użyciem różnych klejów konstrukcyjnych. Ponadto w pracy przedstawiono wybrane parametry chropowatości powierzchni 2D oraz 3D.
EN
The paper presents the results of research on the effectiveness of carbon composite bonding. Concentrations on comparative shear strength studies of carbon composite joints using various structural adhesives. In addition, the work presents selected parameters of surface roughness 2D and 3D.
Jak pokazuje praktyka inżynierska, właściwości materiałów kompozytowych uzyskuje się dopiero po ukształtowaniu wytworu, toteż wystąpić mogą istotne różnice pomiędzy wynikami modelowymi a wynikami uzyskanymi w czasie eksperymentu na obiekcie rzeczywistym. Nadal więc potrzebne są badania empiryczne, które przy wykorzystaniu zaawansowanych technik pomiarowych mogą posłużyć do rozwiązywania praktycznych zadań inżynierskich, w tym diagnozowania stanu struktury kompozytowej. W pracy przedstawiono propozycję możliwości badania masztów z kompozytów węglowych, w tym możliwości diagnozowania struktury kompozytowej, dającą informację o występujących wadach konstrukcji, a przede wszystkim informację o uszkodzeniach rozwijających się w trakcie eksploatacji.
EN
As shown in engineering practice, the properties of composite materials are achieved only after formation of a product, so that significant differences may occur between the results of the mock-up, and the results obtained in the experiment on the real object. Still so, we need empirical studies which with the use of advanced measurement techniques can be used to solve practical engineering tasks, including diagnosis of a composite structure. The paper presents a proposal for the feasibility of a carbon composite masts, including the possibility of diagnosing composite structure, giving information about any construction defects, especially in developing information on the damage during operation.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wyniki badań wpływu uderzeń wysokoenergetycznych przy użyciu dwóch rodzajów penetratorów na postać niszczenia kompozytów szklanych i węglowych. Do badań użyto nieodkształcalnych penetratorów w postaci odłamków standardowych o masie 1,1 g oraz pocisków z odkształcalnym rdzeniem 9 mm FMJ Parabellum. Wykazano, że kształt oraz materiał, z którego są wykonane pociski, mają duże znaczenie podczas penetracji kompozytów. Ponadto stwierdzono, że główną przyczyną delaminacji w kompozytach z warstwami wzmocnienia w postaci tkanin o strukturze czteroosiowej utworzonych z włókien jednokierunkowych jest propagacja pęknięć wzdłuż uprzywilejowanych kierunków włókien wzdłużnych.
EN
Two C and glass textiles-reinforced epoxy resin-matrix composites were studied for penetration resistance with std. fragmentation fir (1.1 g) and Parabellum projectiles with 9 mm deformable core. Delamination of the composites proceeded the propagation of cracks along privileged directions of longitudinal fibres.
W artykule przedstawiono wyniki badań stanowiskowych oraz modelowych układu przeniesienia napędu zbudowanego z wykorzystaniem wału transmisyjnego wykonanego z kompozytu węglowo epoksydowego. Pokazano efekty towarzyszące przechodzeniu przez stan krytyczny takiego układu w trakcie rozpędzania i hamowania z różnymi przyrostami prędkości obrotowej. Przedstawiono proces budowy modelu matematycznego takiego układu i jego identyfikację na podstawie wyników badań doświadczalnych. Analizując wyniki uzyskane z badań empirycznych i modelowych wykazano, że przy projektowaniu wałów maszynowych z kompozytu węglowego głównym czynnikiem mającym wpływ na kształtowanie konstrukcji powinno być kryterium dynamiczne, gdyż użycie samych kryteriów kinetostatycznych może prowadzić do grubych błędów zwłaszcza przy próbach interpretacji fizycznej obserwowanych zjawisk. Pokazano wpływ dynamiki ruchu takiego układu (prędkości drgań) na charakterystykę sprężystą i tym samym wykazano konieczność modyfikacji „klasycznych” modeli reologicznych stosowanych do opisu takich układów.
EN
The paper presents the results of experimental and model research of powertrain system built using the carbon fiber drive shaft made. The effect of passing shaft resonance (1st critical speed) was shown in the conditions of acceleration and deceleration with different increases of rotational speed. In the following section, author describes the process of building a mathematical model of such a system and its identification on the basis of experimental results. When examining the results obtained with empirical and model research, it has been shown that in the structural design of carbon-epoxy composite shafts, the main factor affecting the right development of the structure should be dynamic criterion, since the only use of static criteria leads to big errors, especially when we are trying to do a physical interpretation of the observed phenomena. It has been shown the effect of dynamics of such system (vibration velocity) and its influence on the elasticity characteristic and thus demonstrated the need to modify the "classical" rheological models used to describe such systems.
Model composites were made, for which the following components were selected: epoxy resin reinforced with layers of NCF (non-crimped fabric) with appropriately oriented glass, carbon and aramid fibres. The fabrics for the test were selected so as to allow the comparison of ballistic resistance depending on the type of material, thickness and sequence of fabric. Resin infusion technology was used in preparing the composites. The resistance of the composite models was tested for penetration with: 9x19 mm FMJ projectiles, at a bullet impact speed of ca. 360 m/s, fragment simulating projectiles (FSP) with a mass of 1.1 g and fragments of a model IED improvised explosive device containing fragments in the form of 3/16” bearing balls. Carbon composites have the highest resistance to perforation with a 1.1 g FSP fragment simulating projectiles of all the materials tested. The ballistic limit of a four-directional carbon composite with a surface density of 5.5 kg/m2 is 305 m/s, and for a surface density of 21 kg/m2 the ballistic limit is 780 m/s. The ballistic resistance of the carbon composite is related to its high shear strength - the highest of all the materials tested. In reference to the model of composite damage by the projectile, this means that the first stage of penetration, in which the material is compressed and subject to shearing force, is the determining factor in resistance to perforation.
PL
Wykonano modelowe kompozyty, do budowy których wybrano: żywicę epoksydową zbrojoną warstwami tkanin NCF (non-crimped fabric) o odpowiednio zorientowanych włóknach szklanych, węglowych i aramidowych. Do wytworzenia kompozytu wykorzystana została technologia infuzji żywicy. Zbadano odporność wykonanych modeli kompozytów na przebicie: pociskami kalibru 9x19 mm FMJ, przy prędkości uderzenia pocisków ok. 360 m/s, pociskami symulującymi odłamek (FSP) o masie 1,1 g, odłamkami modelowego improwizowanego urządzenia wybuchowego zawierającego odłamki w postaci kulek łożyskowych 3/16”. Spośród zbadanych materiałów kompozyty węglowe charakteryzują się największą odpornością na przebicie pociskami symulującymi odłamek FSP 1,1 g. Granica balistyczna kompozytu węglowego czterokierunkowego o gęstości powierzchniowej 5,5 kg/m2 wynosi 305 m/s, a o gęstości powierzchniowej 21 kg/m2 granica balistyczna wynosi 780 m/s. Odporność balistyczna kompozytu węglowego jest związana z jego wysoką wytrzymałością na ścinanie, najwyższą ze wszystkich zbadanych materiałów. W odniesieniu do modelu niszczenia kompozytów przez pociski oznacza to, że pierwszy etap penetracji, w którym kompozyt jest ściskany i ścinany, jest dominującym etapem mającym wpływ na odporność na perforację.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Otrzymano karbożele i kompozyty węglowe zbudowane w ten sposób, że w matrycy karbożelu rozproszono cząstki niklu i palladu. W celu oceny aktywności elektrochemicznej karbożel i kompozyty poddano cyklicznym pomiarom woltamperometrycznym w roztworze alkalicznym, zwracając uwagę na wpływ niklu i palladu obecnego w strukturze karbożelu na przebieg procesów elektrochemicznych. Karbożele otrzymane przez karbonizację żeli organicznych wytwarzanych przez polikondensację rezorcyny i formaldehydu w obecności katalizatora, a także kompozyty węglowo-metaliczne wytworzone metodą karbonizacji żeli organicznych zawierających sól niklu i palladu charakteryzują się znaczną aktywnością elektrochemiczną w 6 M roztworze wodnym KOH. Dzięki obróbce termicznej wytworzone kompozyty typu karbożel-nikiel-pallad wykazały większą aktywność w reakcji sorpcji i wydzielania wodoru niż karbożele nie poddane procesowi obróbki termicznej.
EN
C gels and C-Ni-Pd composites were prepd. by condensation of resorcinol with CH₂O in an aq. soln. in presence of Na₂CO₃ or (AcO)₂Ni and PdC₂ catalysts, resp. The gels and composites (Ni and Pd contents 5% by mass each) were carbonized at 900°C for 3 h and studied by voltammetry, X-ray anal., SEM and thermal anal., optionally after addn. thermal treatment in air at 450°C for 30 min. The electrodes made of C gels and C-Ni-Pd composites showed an electrochem. activity in KOH esp. after thermal treatment.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Każdy materiał kompozytowy stosowany w technice lotniczej spełnia wysokie wymagania. Jest odporny na zmienne warunki otoczenia, przede wszystkim częste zmiany ciśnienia (i związane z tym naprężenia) i temperatury, wynikające z eksploatacji w skrajnych warunkach klimatycznych. Występuje także możliwość uszkodzeń na skutek zderzeń w powietrzu z ciałami obcymi (przede wszystkim ptakami) oraz uszkodzeń na płycie lotniska.
EN
Described are the methods of checking the composite condition under production process and in service. Short descriptions of the diagnostic instruments are given.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Artykuł jest ostatnią częścią cyklu dotyczącego stosowania kompozytów węglowych i szklanych we współczesnym lotnictwie. W nr 11/09 s. 922 omówiona została charakterystyka materiału kompozytowego, w 12/09 s. 1004 - zastosowania, w 1/10 s. 44 - diagnostyka.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Tworzywa sztuczne z dużym powodzeniem stosuje się od wielu lat zarówno w lotnictwie cywilnym, jak i wojskowym, ale w stosunkowo małym wymiarze.
EN
A short history of plastics applied in air forces and in civil aviation. A review of the carbon and glass composite materials contemporarily applied in aviation industry.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W ostatnim czasie wprowadzono do produkcji kilka znaczących konstrukcji lotniczych opartych w dużym stopniu na nowych materiałach kompozytowych. Materiały te mają mniejszą gęstość i większą wytrzymałość od tradycyjnych stopów aluminium i są w znacznym stopniu bardziej odporne na korozję. Nadrzędnym celem przy wyborze kompozytów - zamiast tradycyjnych materiałów (głównie stopów aluminium) - jest obniżenie masy konstrukcji bez zmniejszenia jej wytrzymałości. Mniejsza masa związana jest z osiągami samolotu i przekłada sią bezpośrednio na mniejsze zużycie paliwa oraz mniejszą emisję spalin.
EN
Described are several new composite materials which have been used for some recent significant aviation projects implemented in production.
The following text presents possibilities of the analysis of nonlinear effects in research of high-durability of carbon fibre composites, on the example of the sailing ship mast. The special attention was returned on the possibility using of modern techniques of measurement deformations with optical fibre sensor with the change of the light wavelength - Fibre Bragg Grating. Analyse the diagnostic problem of condition in consequence dynamics analysis of composite structure.
PL
Tekst przedstawia możliwości analizy zjawisk nieliniowych w badaniach dynamiki wysokowytrzymałych struktur z kompozytów węglowych, na przykładzie masztu jachtu żaglowego. Szczególną uwagę zwrócono na możliwość wykorzystania nowoczesnych technik pomiarów odkształceń z czujnikami światłowodowymi ze zmianą długości fali świetlnej - siatki Bragga. Przeanalizowano problem diagnozowania stanu na podstawie analizy dynamiki konstrukcji kompozytowych.
W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania w budowie układów przeniesienia mocy wałów z kompozytów węglowych. Porównano wyniki badań stanowiskowych układów napędowych, zbudowanych z wykorzystaniem wału stalowego i wału wykonanego z kompozytu węglowego. Pokazano przykładowe wykorzystanie metod diagnostyki układów "tradycyjnych" w odniesieniu do konstrukcji kompozytowych i płynące stąd wnioski.
EN
Possibilities of carbon composites application in power transfer system. There were compared results of stand tests drive transmission systems with the shafts made of steel and carbon composite. It was presented exemplary application of diagnostic methods of traditional" systems regard to composite construction.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this part the results of tests of model samples on friction and wear of friction CFCM pairs on various model modes of braking are particularized: friction thermostability and thermoimpuls friction without additional laying and with laying of normal vibrating loading. It is exhibited as the temperatures and speeds of sliding turn out two and three-factors of friction function from pressure. The possibility of rise undesirable on amplitude and friction frequency of auto demurs is valued by the final pay and experiment which can call in conditions of a resonance an emergency.
PL
W tej części pracy zamieszczono wyniki badań tarcia i zużycia na modelowych próbkach wykonanych z kompozytu ciernego CFCM - otrzymane dla różnych modelowych warunków hamowania. Warunki te obejmowały termostabilność tarciową i termoimpuls tarciowy w warunkach obciążenia zmiennych oraz bez. Zostało wykazane, że temperatura oraz prędkość poślizgu to dwa podstawowe, poza trzecim - naciskiem, czynniki warunkujące przebieg tarcia. Możliwość niepożądanego wzrostu amplitudy i częstotliwości tarcia została zbadana eksperymentalnie. Określono warunki występowania niebezpiecznego rezonansu. Uzyskano wartości kontrolne wielkości czynników oraz sformułowano wnioski ogólne pracy.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Complex technique of Association of the Engineers - Tribologistis of Russia (AET of Russia) for a rating of the same pairs friction from carbon friction composite materials (CFCM) intended for multidisk loaded brakes of airwheels (Group of authors of the experts under the direction of the president AET of Russia, academician IEA and RIA, D.Eng., professor main scientific employee of MRI of RAS Avtandil V. Chichinadze). Part 1. "Theoretical bases a technique". The offered complex technique is based on the recommendations of the theories of external friction and tiredness wear process by professor I.V. Kragelsky both theory of thermal dynamics and modeling of friction and wear of friction pairs at dry and boundary friction by professor A.V.Chichinadze. In this part the basic theoretical reasons are given which are used in a complex technique. The new technique of tests and researches is briefly set up. The necessary items of information on carbon brakes and basis factors are given which allow in a necessary and residual measure to characterize work of brakes.
PL
Prezentowana metoda oparta jest na założeniach teorii tarcia zewnętrznego i procesu zużycia zmęczeniowego (prof.I.V. Kragelsky'ego), a także teorii dynamiki termicznej oraz modelowania tarcia i zużycia elementów węzła tarcia w warunkach tarcia suchego i granicznego ( prof.A.V.Chichinadze). W tej części artykułu przedstawiono podstawy teoretyczne, które zastosowano w kompleksowej metodzie. Przedstawiono w sposób zwięzły nową metodę oraz niezbędne informacje o hamulcowych nakładkach węglowych i podstawowych czynnikach, pozwalających scharakteryzować pracę hamulców.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
At this part of paper the frictional and structural characteristics of UKFM were presented. The physical and mechanical methods of UKFM structure estimation was presented too. The mathematico-experimental method of break simulation and all physico-frictional and thermal characteristics which are necessary for constructors, investigators and users was showed in detail.
PL
W tej części wyjaśniono właściwości charakterystyk tarciowych i strukturalnych UFKM. Przedstawiono także zastosowanie metod fizycznych i mechanicznych dla ustalenia niezbędnych charakterystyk struktury UFKM. Szczegółowo przedstawiono metodykę matematyczno-doświadczalnego modelowania procesu hamowania, umożliwiającą okresśenie wszystkich podstawowych charakterystyk tarciowo-zużyciowych i cieplnych przydatnych konstruktorom, badaczom i użytkownikom.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.