Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ osnowy polimerowej na właściwości mechaniczne laminatów wzmocnionych włóknem szklanym

Kozioł M.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 4

317-321

PL

Praca przedstawia wpływ właściwości mechanicznych osnów: epoksydowej, winyloestrowej i poliestrowej na właściwości mechaniczne laminatów wzmocnionych tkaniną szklaną (ułożenie 0/90°), klasycznych oraz zszywanych, wytworzonych metodą RTM. Ocenę właściwości mechanicznych żywic oparto na próbach rozciągania i zginania statycznego oraz udarności Charpy'ego. Właściwości mechaniczne kompozytów wyznaczano w próbach: zginania statycznego (Rg), ścinania międzywarstwowego przy rozciąganiu (τ), udarności Charpy'ego (u). Spośród badanych żywic najlepsze właściwości mechaniczne (Rm = 41 MPa oraz Rg = 77 MPa) prezentuje żywica epoksydowa. Najlepsze właściwości mechaniczne wykazują również jej kompozyty (Rg = 588 MPa, τ = 16,4-19,3 MPa, u=202 kJ/m2). Żywica epoksydowa ma największą spośród badanych żywic odkształcalność ( εz=3,8%), co jest bardzo istotną cechą, korzystnie wpływającą na właściwości mechaniczne jej kompozytów - daje możliwość większego wytężenia włókien wzmacniających oraz szwów w laminatach zszywanych. Ogólnie stwierdzono, że rodzaj osnowy wpływa istotnie na właściwości mechaniczne laminatów, zarówno klasycznych, jak i zszywanych. Stwierdzono też, że kompozyty z osnową winyloestrową tylko nieznacznie ustępują kompozytom epoksydowym pod względem właściwości mechanicznych, pomimo znacznej różnicy w odkształcalności (różnica εz na poziomie ok. 45%).

EN

The paper presents an effect of mechanical properties of: epoxy, vinylester and polyester matrix resins on mechanical performance of laminates reinforced with glass fabric (0/90° layout), classic and stitched, manufactured by RTM method. Applied resins are Polish products: ESTROMAL 14 LM - 01 (polyester), POLIMAL VE 2MM (vinylester), EPIDIAN 53 (epoxy). Evaluation of mechanical properties of the resins was based on: tensile, bending and Charpy impact resistance tests. Performance of the composites was evaluated in: static bending (Rg), interlaminar shear (τ) and Charpy impact resistance (u) tests. It was found that sort of applied matrix significantly affects a mechanical performance of the laminates: classis and stitched as well. Among tested resins the best mechanical performance showed the epoxy matrix (Rm = 41 MPa and Rg = 77 MPa). The best performance showed also its composites (Rg = 588 MPa, τ = 16,4-19,3 Mpa, u = 202 kJ/m2). Epoxy resin has also the highest deformability among three tested resins (εz = 3,8%), which is essential quality affecting advantageously mechanical performance of its composites. It gives possibility of better effort of reinforcing fibres and of the stitches in stitched laminates. Thereby it improves a failure process. It was found that vinylester matrix composites are only insignificantly inferior in terms of mechanical performance when compared with the epoxy ones, in spite of big difference in deformability (difference in εz by about 45%). It was also found that irrespective of matrix sort, stitching of the laminates has advantageous influence on interlaminar shear strength (τ) and disadvantageous effect on impact resistance (u) and flexural strength (Rg) of the laminates.

2

Przebieg zniszczenia przy statycznym zginaniu laminatów poliestrowo-szklanych o wzmocnieniu zszywanym

Kozioł M., Śleziona J.

Polimery

|

2008

|

T. 53, nr 11-12

876-882

PL

Zbadano przebieg zniszczenia w warunkach trójpunktowego zginania statycznego próbek laminatów żywica poliestrowa - tkanina szklana klasycznych (niezszywanych) oraz ze wzmocnieniem zszywanym. Przebieg zniszczenia rejestrowano fotograficznie oraz dokonywano zapisu sygnału emisji akustycznej. Stwierdzono, że zainicjowanie badanego procesu w laminatach zarówno zszywanych, jak i niezszywanych zachodzi na drodze delaminacji. W laminatach zszywanych jest ona przy tym wyraźnie ograniczona przez szwy, ponieważ siły wywołujące naprężenia styczne lub translaminarne są w tym przypadku przenoszone przez szwy na warstwy wzmocnienia. Laminat zszywany charakteryzuje mniej gwałtowny przebieg zniszczenia niż laminat klasyczny. W kompozycie niezszywanym w chwili osiągnięcia przez materiał maksimum naprężenia dominującym mechanizmem zniszczenia jest delaminacyjne pękanie osnowy, w laminacie zszywanym natomiast dominujące jest pękanie włókien. W tym ostatnim zaobserwowano znaczniejszą niż w laminacie klasycznym liczbę elementarnych pęknięć obu składników, co jest prawdopodobnie efektem obecności większej ilości defektów struktury.

EN

The course of failure of polyester-glass fabric laminates, classic (non-stitched) and stitched ones (Fig. 1, 2), has been studied at three-point static bending tests of the samples. The failure progress was recorded using photographic (Fig. 3-5) and acoustic emission (Fig. 6-9) methods. It was found that failure process initiation in stitched or non-stitched laminates run by delamination. Delamination in stitched laminates is clearly limited by stitches as the forces causing tangential or translaminar stresses are carried by the stitches to reinforcement layers in a laminate. So the stitched laminate shows milder failure progress than the classic one. At the moment of reaching the maximal stress a dominant failure mechanism in non-stitched composite is delaminating cracking of a matrix while in stitched laminate - cracking of reinforcing fibers. In the latter the higher number of elementary cracks of both components was observed than in classic one, what probably resulted from the higher number of structural defects.

3

Kompozyty polimerowo-włókniste o trójwymiarowym zbrojeniu

Kozioł M., Śleziona J.

Kompozyty

|

2008

|

R. 8, nr 2

123-129

PL

Zaprezentowano aktualny stan wiedzy na temat wytwarzania i stosowania laminatów trójwymiarowych. Omówiono metody wytwarzania trójwymiarowych preform zbrojących z użyciem podstawowych technik włókienniczych, takich jak: tkanie, zszywanie, wyplatanie i dzianie. Omówiono też podstawowe metody wytwarzania kompozytów na bazie tychże preform, tj. RTM oraz RFI. Stwierdzono, że metoda RFI jest lepsza do wytwarzania elementów dużych o skomplikowanym kształcie, zaś RTM do wyrobów, które łatwo nasycać w dwuczęściowej formie. Przedstawiono właściwości mechaniczne laminatów wytworzonych na bazie trójwymiarowych preform. Stwierdzono, że laminaty trójwymiarowe cechują się znakomitymi właściwościami wytrzymałościowymi. W przypadku zbrojenia tkaniną grafitową 3D wytrzymałość na zginanie wynosi ok. 800 MPa. Przy zbrojeniu plecionką dochodzi nawet do 885 MPa. W obu przypadkach są to wartości znacznie wyższe w porównaniu z podobnymi (ekwiwalentnymi) laminatami 2D. Świadczy to o korzystnym wpływie dobrego uporządkowania struktury i o ograniczeniu zjawiska delaminacji, które w klasycznych laminatach negatywnie wpływa na wytrzymałość, szczególnie podczas zginania. Dzianiny grafitowe 3D wykazują wytrzymałość na ściskanie dochodzącą do 700 MPa - jest to wartość nieosiągalna dla podobnych laminatów klasycznych. Omówiono też wybrane przykłady wyrobów kompozytowych 3D, takich jak: panele skrzydła oraz poszycia kadłuba samolotu, turbina gazowa do sprężarki, komora spalania silnika rakietowego, wał sprzęgłowy, podwozie samochodu oraz kask rowerowy i hełm. Każdy z tych wyrobów został wykonany inną, optymalną dla siebie technologią. Laminaty trójwymiarowe są znakomitymi materiałami konstrukcyjnymi. W najbliższym czasie można się spodziewać dalszego zwiększania zainteresowania nimi, szczególnie na elementy odpowiedzialne.

EN

The paper presents recent knowledge about manufacturing and application of the 3D laminates. Methods of producing of 3D reinforcing preforms by weaving, stitching, braiding and knitting are discussed. Main methods of manufacturing of the laminates from 3D preforms - RTM and RFI - are also discussed. It has been concluded, that RFI method is better for manufacturing big products of complicated shape. RTM is suitable for all products which are able to be impregnated in 2-part mould. There have been presented mechanical properties of 3D laminates manufactured from 3D preforms: stitched, woven, braided and knitted. It was concluded that 3D laminates have excelent mechanical properties. For reinforcement with 3D graphite woven fabric flexural strength amounts about 800 MPa. For reinforcement with 3D graphite braided fabric it reaches even 885 MPa. In both cases the strength is significantly higher than for equivalent 2D laminates. It testifies advantageous influence of well structure order and of limiting the delamination processes, which deteriorates strength (especially flexural) in classic laminates. 3D graphite knitted fabrics show compression strength up to 700 MPa - such amount is unobtainable for equivalent 2D laminates. Exemplary 3D composite products have been discussed: aircraft wing and skin panels, gas turbine for a compressor, rocket thrustcell, coupling shaft, car chassis, bike-helmet and protective-helmet. Each of these products was manufactured by optimal technology. 3D laminates are excelent construction materials. In near future we may expect their further development, especially for resposible elements.

4

Wpływ geometrii szycia na właściwości mechaniczne zszywanych laminatów żywica poliestrowa-włókno szklane

Kozioł M., Rutecka M., Śleziona J.

Kompozyty

|

2007

|

R. 7, nr 1

19-24

PL

Niekorzystny wpływ zszywania na właściwości mechaniczne laminatów w kierunkach głównych jest związany z obecnością defektów w okolicach punktów przeszyć. Zagęszczenie tychże defektów, a więc ich wpływ na właściwości laminatu wzrasta wraz ze zwiększaniem się gęstości przeszyć. Gęstość przeszyć zależy od dwóch składowych: długości ściegu oraz odległości między liniami szwów. Praca przedstawia wyniki prób zginania statycznego laminatów żywica poliestrowa-tkanina szklana klasycznych oraz zszywanych z różnymi długościami ściegu, a także różnymi odległościami między liniami szwów. Badania miały na celu ocenę wpływu tychże parametrów szycia na właściwości mechaniczne laminatu. Próbom zginania poddano próbki laminatów 8- oraz 10-warstwowych, niezszywanych oraz zszywanych z długościami ściegu: 1,8, 2,7, 4 mm i odległościami między liniami szwów: 3,3, 6,6, 13,2 mm. Wyznaczono wpływ tych parametrów na wytrzymałość na zginanie oraz na moduł sprężystości badanych laminatów. Oceniono również różnicę we wpływie długości ściegu oraz odległości między liniami szwów na właściwości mechaniczne laminatów na przykładzie modułu sprężystości. Stwierdzono, że wpływ defektów struktury pochodzących od działania igły i nici na właściwości mechaniczne laminatu zależy od gęstości przeszyć. Zwiększanie długości ściegu bardziej wpływa na niekorzystne zmiany właściwości mechanicznych laminatu zszywanego w kierunkach roboczych, porównując ze zwiększaniem odległości między liniami szwów. Oznacza to, że w celu podniesienia gęstości przeszyć w laminacie zszywanym korzystniej jest robić to poprzez zmniejszanie odległości między liniami szwów niż poprzez zmniejszanie długości ściegu. Różnica we wpływie długości ściegu oraz odległości między liniami szwów na właściwości mechaniczne laminatu wynika z anizotropii deformacji struktury wywołanej naciągiem nici.

EN

Unfavourable influence of stitching on mechanical properties of composite laminates in their main load directions, arises from the defects in the stitch regions. Density of such defects and so their influence on laminate properties, grows with growth of a stitch density. Stitch density is dependent on two component parameters: stitch length and stitch spacing. The paper presents the results of static banding tests of polyester resin - glass fabric laminates, unstitched and stitched with various stitch length and stitch spacing. The tests aimed in evaluation of an influence of stitching parameters on mechanical properties of laminates. Specimens of 8 and 10-layer laminates unstitched and stitched with stitch length of: 1.8, 2.7, 4 mm and stitch spacing of: 3.3, 6.6, 13.2 mm were put to the bending tests. An influence of the parameters on flexural strength and flexural modulus of tested laminates was determined. The difference in stitch length and stitch spacing influence on mechanical properties of the laminates was also estimated, basing on flexural modulus example. There was found that an influence of structural defects arosen from needle and thread, on mechanical properties of laminates, is dependent on stitch density. Growth in stitch length has a stronger influence on unfavourable changes in mechanical properties of the stitched laminates in their main load directions, when compared with growth in stitch spacing. It means, that in order to increase the stitch density in stitched laminate, it is better to do it by reducing the stitch spacing, than by reducing stitch length. The difference in an influence of stitch length and stitch spacing on mechanical properties of the laminates originates from structure deformation anisotropy, induced by thread tension.

5

Kształt delaminacji w laminacie zszywanym po próbie udarowej z użyciem spadającego ciężarka

Kozioł M., Kulawik A., Śleziona J.

Kompozyty

|

2007

|

R. 7, nr 1

25-31

PL

Przedstawiono wyniki obserwacji poudarowej próbek laminatów zszywanych z różnymi kombinacjami długości ściegu oraz odległości między liniami szwów. Badania miały na celu wykazanie wpływu tychże parametrów szycia na kształt delaminacji w laminacie zszywanym. Próbom udarowym poddano laminaty żywica poliestrowa-tkanina szklana 10-warstwowe: niezszywany oraz zszywane o zróżnicowanej długości ściegu (4-11 mm) i o zróżnicowanej odległości między liniami szwów (5-20 mm). Wyznaczono wpływ tych parametrów na stan poudarowy próbek. Oceniono też ich wpływ na powierzchnię delaminacji oraz na zasięg delaminacji po udarach. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że zszywanie warstw zbrojących znacznie poprawia odporność delaminacyjną laminatów. Wzmocnienie odporności delaminacyjnej zależy od długości ściegu oraz odległości między liniami szwów. Różnice powierzchni delaminacji w badanych laminatach są stosunkowo niewielkie, co świadczy o możliwościach uzyskania znacznego wzmocnienia odporności delaminacyjnej przy relatywnie niewielkiej gęstości przeszyć. Porównanie wskaźników ilościowych, takich jak powierzchnia delaminacji oraz maksymalny zasięg obszaru delaminacji, wskazuje, iż parametrem zszywania, mającym większy wpływ na wielkość powierzchni delaminacji, jest odległość między liniami szwów. Nieco większy wpływ na zasięg obszaru delaminacji ma z kolei długość ściegu. Z punktu widzenia odporności delaminacyjnej wskaźnikiem o większym znaczeniu jest powierzchnia delaminacji - korzystne jest więc takie "sterowanie" gęstością przeszyć laminatu zszywanego, aby minimalizować odległość między liniami szwów.

EN

The paper presents the results of an after-impact observation of stitched laminates with various combination of stitch length and stitch spacing. The aim of the investigations was to show an influence of these stitching parameters on delamination shape in stitched laminate. 10-layer polyester resin - glass fabric laminates: unstitched and stitched with various stitch length (4-11 mm) and various stitch spacing (5-20 mm), were put to the impact tests. The influence of the stitching parameters on after-impact specimens's condition was determined. Also the influence of the parameters on after-impact delamination surface and delamination range was determined. Basing on obtained results it was found that stitching of the reinforcing layers improves the delamination thoughness of the laminates. The improvement is dependent on stitch length and stitch spacing. The differences in delamination surface of tested laminates are relatively low, what certifies a possibility of significant improvement in delamination thoughness by relatively low stitch density. Comparison of quantitative factors, like delamination surface and delamination range indicates, that the stitch spacing has stronger influence on delamination surface, comparing with stitch length. Whereas, the stitch length has a bit stronger influence on delamination range, comparing with stitch spacing. Considering the delamination thoughness, a factor of a major weight is the delamination surface - so, advantageous is "steering" the stitch density in stitched laminate resulting in minimizing the stitch spacing.

6

Wpływ grubości zszywanego laminatu żywica poliestrowa - włókno szklane na jego właściwości mechaniczne

Kozioł M., Śleziona J.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2006

|

R. 103, z. 6-M

281-286

PL

Przeprowadzono próby zginania i udarności Charpy'ego laminatów polimer - włókno szklane klasycznych oraz zszywanych, o różnej grubości. Stwierdzono, że wytrzymałość na zginanie oraz udarność wykazują w laminatach zszywanych coraz większe spadki względem laminatów klasycznych w miarę wzrostu grubości. Tendencja ta prawdopodobnie wiąże się z obecnością większej liczby wad technologicznych powierzchni w laminatach grubszych. Moduł sprężystości wykazuje tendencję odwrotną, co wiąże się zapewne ze zmniejszeniem względnego udziału nici i ilości wad wewnątrz struktury zbrojenia w grubszych laminatach, a co za tym idzie ograniczenia ich wpływu na mechanikę laminatu.

EN

Flexural tests and Charpy impact resistance tests of the classic and stitched GFRP laminates varied in thickness were conducted. It was found that decreases of flexural strength and impact resistance of stitched laminates in comparison with classic ones are higher and higher with increasing laminate thickness. Such behaviour is probably connected with presence of bigger amount of technological surface defects in thicker laminates' structures. Flexural modulus shows reciprocal tendency, which is probably bonded with reduction of relative stitch volume and content of damages inside the reinforcing structure of thicker laminates, and therefore, reduction of their influence on laminate mechanics.