Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental Verification of Numerical Calculations with the Use of Digital Image Correlation

Bajurko P., Dobrzański P.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2018

|

Nr 2 (251)

7--21

EN

The article presents the results of research work performed under the TEBUK project, aiming primarily to develop a reference methodology for assessing the impact of damage on the strength of structures made of carbon epoxy prepregs. The tests described in the paper were concerned with a fragment of the structure (FS) of the TEBUK project demonstrator, made of carbon epoxy composite, with an artificial circular delamination measuring 40 mm in diameter. Numerical and experimental test of FS have been performed under quasi-static compression load. The buckling of the skin observed in the delamination area, as well as the propagation of the latter were investigated. The numerical calculations have been performed with the use of the commercially available MSC Marc/Mentat calculation suite based on the Finite Elements Methods. Results of the numerical calculations have been compared with experimental measurements made with the use of the Digital Image Correlation (DIC) method. The tests performed aimed to provide a preliminary verification of the numerical model. The results obtained have shown a very good correlation between the numerical and experimental results concerned with critical load levels at which stability of the layers separated by delamination is lost (buckling). The lack of convergence of the numerical model’s results after exceeding the critical load values has rendered it impossible to unequivocally compare the results concerned with propagation of the delamination area.

PL

Artykuł dotyczy prac badawczych realizowanych w ramach projektu TEBUK, którego głównym celem było opracowanie wzorcowej metodyki oceny wpływu uszkodzeń na wytrzymałość konstrukcji wykonanych z preimpregnatów węglowo-epoksydowych. Obiektem prezentowanych badań był fragment struktury (FS) demonstratora projektu TEBUK wykonany z kompozytu węglowo-epoksydowego ze sztucznie wprowadzoną delaminacją kołową o średnicy 40 mm. Wykonano numerycznie i eksperymentalnie badania FS w warunkach quasi-statycznego obciążenia ściskającego, w trakcie których analizowano wyboczenie pokrycia w obszarze delaminacji oraz jej propagację. Obliczenia numeryczne przeprowadzono w komercyjnym pakiecie obliczeniowym MSC Marc/Mentat bazującym na metodzie elementów skończonych. Wyniki analiz numerycznych porównywano z pomiarami eksperymentalnymi zmierzonymi metodą Cyfrowej Korelacji Obrazu (CKO). Przeprowadzone badania miały za zadanie wstępną weryfikację modelu numerycznego. Uzyskane wyniki wykazały bardzo dobrą zbieżność wyników numerycznych i eksperymentalnych dotyczących obciążeń krytycznych, w których następuje utrata stateczności (wyboczenie) warstw odseparowanych delaminacją. Natomiast brak zbieżności obliczeń w modelu numerycznym po przekroczeniu obciążeń krytycznych nie pozwolił jednoznacznie porównać wyników dotyczących propagacji delaminacji.

2

Wyznaczanie otworu ekwiwalentnego dla uszkodzeń poudarowych na podstawie badań wytrzymałości resztkowej

Bajurko P.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2016

|

Nr 3 (244)

18--25

PL

Prezentowane w artykule badania stanowią fragment prac, których celem było opracowanie wzorcowej metodyki oceny wpływu uszkodzeń na trwałość i wytrzymałość konstrukcji wykonanych z nowoczesnych materiałow kompozytowych. Prace te realizowano w Instytucie Lotnictwa w ramach projektu POIG TEBUK „Opracowanie technologii badań odporności na uszkodzenia lotniczych i kosmicznych kompozytowych struktur nośnych". W artykule zamieszczono porównanie wytrzymałości resztkowej prostokątnych próbek o wymiarach 150x100x3,96 mm po uderzeniu z energią 9 J i 18 J oraz czterech próbek z centralnie nawierconymi otworami o średnich 6,3 mm; 10 mm; 20 mm i 30 mm. Próbki wykonano z kompozytu węglowo-epoksydowego o konfiguracji zbrojenia tożsamej z układem warstw poszycia demonstratora TEBUK. Próbki po badaniach udarowych poddano badaniom ultradźwiękowym w celu określenia obrysu powstałej delaminacji. Zaprezentowano próby wyznaczenia średnicy otworu, który powoduje obniżenie wytrzymałości resztkowej do poziomu wytrzymałości, jaką ma próbka po uderzeniu z powyższymi energiami. Zebrane wyniki nie wystarczyły do jednoznacznego określenia średnicy ekwiwalentnego otworu, co spowodowane bylo brakiem wyraźnego związku między średnicą delaminacji/otworu a wytrzymałością resztkową badanych próbek.

EN

Studies presented in this article are part of work conducted in order to develop a reference methodology for assessing the impact of damage to the durability and strength of structures made of advanced composite materials. This work was carried out under the project TEBUK "Development of the technology for testing the resistance to damage of aviation and space composite load bearing structures, which is carried out in the Institute of Aviation. The paper presents comparisons of residual strength of carbon-epoxy rectangular plate 150x100x3.96 mm with damage after impact (9 J and 18 J) and holes of different diameters (6.3 mm; 10 mm; 20 mm and 30 mm). Tested samples were made of carbon-epoxy composite with reinforcement configuration identical to the layer system of TEBUK demonstrator. Samples after the impact test were subjected to ultrasonic inspection in order to determine the outline of delamination. The aim of the present study was to determine the hole diameter, which reduces the residual strength to the strength level of impacted plate. The collected results were insufficient to uniquely identify an equivalent diameter of the hole, which was caused by the lack of a clear relationship between the diameter of the delami nation/hole and residual strength of the tested samples.

3

Odporność laminatu węglowo-epoksydowego na zmęczeniowy rozwój rozwarstwień w warunkach ISP

Czajkowska K., Szeląg D., Lorenc Z., Czarnocki P.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2011

|

Nr 12 (221)

18-25

PL

Przeprowadzone badania dotyczą odporności laminatu węglowo-epoksydowego o wzmocnieniu z jednokierunkowej z taśmy KDU1007 wykonywanego techniką "na mokro" na propagacje rozwarstwień w warunkach obciążeń cyklicznych, w warunkach I sposobu pękania, dla R = 0.5 i G max= 0.9 Gc . Z badań otrzymano następujące wyniki: wartości progowa i krytyczna współczynnika uwalniania energii wynoszą odpowiednio 0.145 i 0.275 N/mmm natomiast równanie Parisa przyjmuje postać da/dn = 10 6.404 G 15.977. Wyniki te są rezultatem przyjęcia do obliczeń obserwowanej długości rozwarstwienia a vis. Uzupełniono je o analogiczne wyniki uzyskane przez przyjęcie do obliczeń długości rozwarstwienia wynikającej ze zmian podatności próbki. Są to Gth = 0.15 N/mm, Gc = 0.275 n/mm i zależność da/ dn = 10 7.475 G 17.553.

EN

Carbon-epoxy laminate reinforced with KO111007 UD carbon fabric was tested to determine the laminate resistance against Mode I delamination due to cyclic loading. The laminate was made with the use of hand wet lay-up method. The tests ware carried out under displacement controlled conditions for R = 0.5 and G max = 0.9 G1c. The following results were obtained: Gth = 145 N/mm, GIc = 0.275 N/mm, and Paris low of the form da/dn = 10 6.404G 15.977 for visual assessment of the delamination extension, and G th = 0.15 N/mm , Gc =0.275 N/mm and Paris low of the form da/dn = 10 7.475 G 17.553 for compliance changes based assessment of delamination extension.

4

Modyfikacja procedury wyznaczania zależności Parisa-Erdogena dla laminatu weglowo-epoksydowego w warunkach i sposobu pękania

Szeląg D., Czajkowska K., Lorenc Z., Czarnocki P.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2011

|

Nr 12 (221)

182-188

PL

W związku z brakiem ogólnie przyjętej standardowej procedury wyznaczania odporności na rozwarstwienia laminatów ze spoiwem polimerowym, w pracy do tego celu adaptowano normę ASTM E647. Dla uniknięcia konieczności bezpośredniego monitorowania rozwoju rozwarstwienia zaproponowano modyfikację wymagań tej normy, polegające na wyznaczaniu długości rozwarstwienia na podstawie zmian podatności próbki. Wyniki wskazują, iż jest to możliwe, jednak w celu podwyższenia ich wiarygodności konieczne jest wykonanie interlaboratoryjnych badań na obszerniejszej partii próbek, wykonanych ze zróżnicowanych materiałów.

EN

Designed for metals ASTM E647 standard test procedure was adapted for determination of Paris-Erdogen relationship for carbon-epoxy laminate. To eliminate the need for continuous monitoring of delamination growth during the test the new procedure was applied that takes advantage of compliance changes resulting from delamination growth. The test results indicate that such a procedure is promising one however additional interlaboratory test should be carried out with the use of larger number of specimens made of various laminates to enhance reliability of the procedure.