Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: polimerowe kompozyty warstwowe

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Critical self-heating temperature during fatigue of polymeric composites under cyclic loading

Katunin A.

Composites Theory and Practice

2012

R. 12, nr 1

72-76

This paper deals with the results of an experimental study of the occurrence of the self-heating effect during cyclic fatigue loading of plates made of polymeric composites. The evolution of self-heating temperature distributions was registered by infrared camera from the beginning of loading till the breakdown of the specimens. During the experiments it was observed that the process of thermal fatigue of the composite elements could be divided to three phases. It was observed, that on the transition border of the second and third phases of thermal fatigue, a crack initiates, which is caused both by increasing the self-heating temperature and mechanical fatigue. This moment corresponds w to the value of self-heating temperature, which is critical for given loading parameters. The critical self-heating temperature is strongly dependent on the excitation frequency, which results from the tim-temperature superposition principle. The influence of the excitation frequency and length of the specimens on the value of critical self-heating temperature was investigated. Based on experimental data, the empirical model of thermal fatigue, which uses the master curve of dynamic storage modulus, was proposed. The obtained experimental results and proposed fatigue model could be used in operation and structural health monitoring problems for the prediction of critical loading parameters of elements made of polymeric composites.

Artykuł przedstawia wyniki prac eksperymentalnych dotyczących obecności efektu samorozgrzania podczas cyklicznych obciążeń zmęczeniowych płyt wykonanych z kompozytów polimerowych. Zmienność rozkładów temperatury samorozgrzania była rejestrowana kamerą termowizyjną od początku obciążenia do zniszczenia próbek. Podczas eksperymentów zaobserwowano, że proces zmęczenia cieplnego kompozytów polimerowych może być podzielony na trzy fazy. Zaobserwowano, że na granicy drugiej i trzeciej fazy zmęczenia cieplnego inicjuje się pęknięcie, co jest spowodowane zarówno wzrostem temperatury samorozgrzania, jak i zmęczeniem mechanicznym. Ten moment odpowiada wartości temperatury samorozgrzania, która jest krytyczną dla danych parametrów obciążenia. Krytyczna temperaturura samorozgrzania wykazuje silną zależność od częstotliwości wymuszenia, co wynika z zasady superpozycji czasowo-temperaturowej. Zbadano wpływ częstotliwości wymuszenia i długości próbek na wartość krytycznej temperatury samorozgrzania. Na podstawie wyników eksperymentalnych zaproponowano model empiryczny zmęczenia cieplnego wykorzystujący krzywe wiodące dynamicznego modułu zachowawczego. Otrzymane wyniki eksperymentalne i zaproponowany model zmęczenia mogą być wykorzystane w zagadnieniach eksploatacji i monitoringu elementów wykonanych z kompozytów polimerowych w celu predykcji krytycznych parametrów obciążenia.

Experimental identification of non-stationary self-heating characteristics of laminated composite plates under resonant vibration

Katunin A., Fidali M.

Kompozyty

2011

R. 11, nr 3

214-219

This paper presents experimental studies on the thermal response of laminated composite plates under resonant vibrations. The thermoviscoelastic behaviour of laminated glass-fibre reinforced polymer (GFRP) composite specimens was studied. The specimens were subjected to purely flexural bending cyclic loading conditions on their three first bending resonant frequencies. During the examination of the specimens, frequency response functions (FRF) and thermal responses were evaluated. Infrared images acquired during the experiments also allowed the study of the temperature profiles of the specimens and temperature evolution over the loading time. The maximal magnitudes of temperature were observed at a point located on specimens' clamp line, which was caused by the maximal stress magnitudes. The temperature evolution curves revealed the double-exponential characteristic which was affected by the evolution of the dynamic moduli of the material during resonant vibration. The temperature increased until the equilibrium between the dissipated energy and energy convected to the environment was reached. Based on the measurement data, the empirical model of self-heating temperature evolution was proposed. The influence of the excitation frequency and the plate length on the obtained temperature distributions was also examined. It was noticed that the excitation frequency was linearly dependent and the plate length was power dependent on the self-heating temperature, which confirms the numerical results obtained in previous theoretical studies. The obtained results could be used for the prediction and prevention of composite structural degradation during resonant cyclic constant-strain loading.

W artykule przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych dotyczące zachowania termolepkosprężystego laminatów polimerowych zbrojonych włóknem szklanym poddanych cyklicznym obciążeniom gnącym o częstotliwościach pokrywających się z pierwszymi trzema częstotliwościami własnymi wyznaczonymi na podstawie badań modalnych. Podczas eksperymentów badano również odpowiedź cieplną, co pozwoliło na wyznaczenie profili temperaturowych oraz ich zmian w czasie. Zgodnie z wcześniej przeprowadzonymi badaniami teoretycznymi, maksymalne wartości temperatury zaobserwowano w linii utwierdzenia próbek, co jest spowodowane maksymalnymi wartościami naprężeń w tym obszarze. Charakter zmian temperatury w czasie można opisać za pomocą sumy dwóch funkcji ekspotencjalnych, co wynika ze zmian modułów dynamicznych materiału. Temperatura wzrastała do momentu bilansu pomiędzy energią dyssypowaną a energią odprowadzaną do otoczenia. Na podstawie danych pomiarowych zaproponowano model zmiany temperatury samorozgrzania. W trakcie badań zbadano również wpływ częstotliwości wymuszenia oraz długości płyty na otrzymane rozkłady temperatury. Zaobserwowano, że częstotliwość wymuszenia jest w liniowej zależności, a długość płyty - w potęgowej zależności z temperaturą samorozgrzania, co potwierdza wyniki numeryczne otrzymane podczas wcześniejszych badań teoretycznych. Uzyskane wyniki mogą być wykorzystane do predykcji i zapobiegania degradacji strukturalnej kompozytów podczas rezonansowych cyklicznych obciążeń ze stałymi odkształceniami.