Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ dodatków na stabilność termiczną materiałów polimerowych poddanych działaniu sztucznego promieniowania słonecznego

Brzozowska-Stanuch A., Rabiej S.

Przegląd Techniczny : Gazeta Inżynierska

|

2016

|

nr 9-10

16--19

PL

Promieniowanie słoneczne oprócz swoich pozytywnych efektów jest ważną przyczyną licznych zagrożeń. Może wpłynąć negatywnie na nasze zdrowie, jak również na materiały konstrukcyjne i użytkowe. Zatem ekspozycja na słońce powinna być umiarkowana i w pełni kontrolowany. Wpływ promieniowania słonecznego i czynników atmosferycznych na materiały polimerowe jest szeroko badany na świecie. Poznanie i zrozumienie wpływu, jaki wywiera na materiały pozwala je zaprojektować jako trwałe i funkcjonalne przez długi czas użytkowania. Przedstawiono badania nad wpływem sztucznego promieniowania słonecznego na stabilność termiczną materiałów polimerowych. Wybrane do badań najczęściej i najszerzej stosowane polimery: poliamidy i polipropylen. Polimerów powszechnie prawie nie stosuje się w postaci czystej, w zastosowaniach są często wypełnione dodatkami. Modyfikuje się je przez wprowadzenie dodatków w skali mikrometrycznej. Dodatki w postaci perełek szklanych, talku, węglanu wapnia, sadzy lub nanomateriałów jak nanorurek węglowych lub glinokrzemianów poprawiają zdolność procesu i modyfikują większość właściwości materiałów polimerowych. W niniejszej pracy użyto polimerów z różnymi dodatkami. Działanie dodatków w znacznym stopniu wpływa na trwałość polimerów, hamuje ich degradację.

EN

Solar radiation in addition to its positive effects, is an important cause of numerous threats. It may influence negatively our health as well as construction and utility materials. Thus, exposure to sun should be moderate and fully controlled. The influence of solar radiation and atmospheric factors on polymeric materials is a widely studied subject around the world. To know and understand the influence that the environment exerts on materials, allows to design durable and functional for a long time of use. The paper presents research on the influence of artificial solar radiation on the thermal stability of polymeric materials. Selected for the study three most common and most widely used polymers: polyamides and polypropylene. Polymers commonly called plastics, are hardly used in their pure form in applications, they are often filled with additives. The modification of polymers, through the incorporation of additives in the micrometer range like: glass beads, talc, calcium carbonate, carbon black or in nanometer range like carbon nanotubes or aluminosilicates, improve their process ability and modify most of the polymer material properties. In this paper polymers with various additives were used. The effects of additives largely affects the stability of polymer materials as well as to prevent harmful influence of solar radiation and their degradation.

2

Zjawiska piezooptyczne i elastooptyczne w fotonicznych kompozytach polimerowych

Lesiak P.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Fizyka

|

2014

|

z. 57

3-105

PL

W pracy przedstawiono zwięzłą analizę zarówno numeryczną, jak i eksperymentalną, zjawisk piezooptycznych i elastooptycznych w fotonicznych kompozytach polimerowych. Do analizy wymienionych zjawisk użyto mikrostrukturalnych światłowodów polimerowych, co w bardzo przejrzysty sposób uwidoczniło odkształcenia, jakie pojawiają się w kompozycie polimerowym w momencie laminacji. Eksperyment ten ułatwił w znacznym stopniu analizę numeryczna wpływu jaki wywiera na dowolny światłowód skurcz polimeryzacyjny oraz umożliwił ocenę stopnia wpływu zjawiska elastooptycznego na mikrostrukturalny światłowód polimerowy, a przez to rozróżnienie go od zjawiska piezooptycznego. Przeprowadzona analiza otrzymanych wyników wykazała, że znaczenie ma takie orientacja głównych osi światłowodu względem włókien zbrojenia. W zależności od orientacji światłowodu w fo-tonicznym kompozycie polimerowym, zjawiska piezooptyczne lub elastooptyczne mogą wzmocnić lub osłabić wpływ skurczu polimeryzacyjnego. Dodatkowo istnieje możliwość zmiany charakterystyki włókna światłowodowego- wzmocnienie lub osłabienie czułości światłowodu na wybrany czynnik zewnętrzny. W pracy wykazano również, że wpływ temperatury na zmianę naprężeń we włóknie światłowodowym ma swoje główne źródło w zjawisku zwanym rozszerzalnością, cieplną i dotyczy głównie deformacji kompozytu polimerowego. Analizowane problemy związane z laminacją, włókien światłowodowych mogą zostać rozwiązane poprzez zastosowanie miękkiej warstwy lakieru pokrywającego światłowód. Zebrana wiedza została wykorzystana do zaprojektowania hybrydowego czujnika światłowodowego do równoczesnego pomiaru naprężeń i temperatury w kompozycie polimerowym.

EN

In this work, both numerical and experimental results of piezooptic and elastooptic phenomena in photonic polymer composites are presented. This new material consists of a polymer composite and a polymer highly birefringent (HB) microstructured fiber. The polymer fiber can easily reveal deformations occurring in the material during the lamination process. The experimental results obtained can facilitate and separate the numerical analysis of both piezooptic and elastooptic phenomena. Additionally, this work shows that thermal expansion of the composite material is the main reason for the observed changes in stress distribution within the optical fiber during the heating process. Furthermore. the piezooptic and elastooptic phenomena in the optical fibers strongly depend on the angular orientation of the fiber within the composite material. Depending on the orientation of the fiber, stress sensitivity can be either increased or decreased under external perturbation. Polymer HB microstructured fibers embedded in the composite material should be surrounded by an additional soft buffer coating. This additional coating of optical fibers can absorb all adverse stress that appears during the manufacturing process of phot nic polymer composites. The numerical calculations and experimental results presented in this work give the possibility to create a new hybrid sensor by combining two types or polarimetric sensors that are based on a side-hole fiber and an HB photonic crystal fiber (PCF). Both sensors are strain sensitive but only one of them (HB PCF) is temperature insensitive. This combination gives us the possibility to measure strain independently from ambient temperature. The proposed hybrid configuration can be effectively used for more reliable strain and temperature measurements and can be implemented in a wide range of sensing applications.

3

Numerical simulation of fatigue delamination growth under mode I loading conditions

Bajurko P., Czajkowska K., Czarnocki P., Szeląg D.

Journal of KONES

|

2012

|

Vol. 19, No. 2

17-24

EN

Delaminations are common defects that deteriorate strength of laminates. Delaminations can arise in the course of manufacturing due to faulty fabrication process or can result from low energy impacts, (e.g. FOD), that can take place in service. Once a delamination has been detected, a question will arise whether the defective component can still stay in service or should be immediately repaired or replaced. Before the decision is made, one of the factors that must be considered is a possible delamination growth rate under the expected service cyclic loading. One of the most effective tools that help to answer this question is a numerical simulation of delamination growth. Relatively easy way to simulate fatigue delamination growth under Mode I loading conditions is presented. The a=f(n) relationship was simulated. The simulation was performed with the help of FEM. The delamination extension resulted from gradual reduction in the stiffness of cohesive elements of length t that were located along the expected delamination path. It was assumed that the delamination would extend by delta a=t if the cohesive element stiffness dropped to 0. The applied degradation procedure of the initial mechanical properties of the cohesive elements was based on Paris low. For each delamination, extension increment the degradation process was limited to the cohesive element adjacent to the delamination front. In case of laminates, so far, there is no standard procedure available to determine Paris low and the one used to determine it for the purpose of the simulation performed is presented, as well. The simulation was ended when the number of cycles simulated exceeded 1000 000. The numerical results were verified against the experimental ones resulting from the four specimens tested and a satisfactory agreement was found. The difference between the a=f(n) relationship obtained by the simulation and the one being the average of the four tests was smaller than the scatter of the tests results.

4

Precyzyjna obróbka laserowa, jako końcowa operacja wytwarzania części maszyn

Sirotkin O., Blinkov V., Kondratiuk D., Michalski J., Nakonieczny A., Wach P.

Inżynieria Powierzchni

|

2010

|

Nr 3

54-61

PL

W artykule przedstawiono podstawy cięcia laserowego, które stosuje się do licznych materiałów. Po procesie cięcia otrzymuje się bardzo dobre jakościowo powierzchnie krawędzi z minimalną chropowatością, bez śladów przypaleń. Pokazano liczne zastosowania cięcia laserowego metali, jak i polimerowych materiałów kompozytowych. Cięcie laserowe jest obróbką końcową, nie wymagającą innych obróbek poprawiających jakość ciętych krawędzi. Obróbka laserowa nie pogarsza trwałości części, w odróżnieniu od klasycznego mechanicznego cięcia.

EN

Basic laws of laser cutting processes for a number of structural materials, the influence of process parameters on producing cuts of the best quality with minimal surface roughness and heat-affected zone, and absence of burrs have been considered. It is shown that for a number of metals and polymeric composite materials laser cutting may be considered as finishing treatment, which does not affect operating properties of the manufactured parts including their service life, compared to conventional machining methods.

5

Skręcanie nieswobodne cienkich zamkniętych profili z kompozytu

Lewiński J., Wilczyński A.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 4

384-389

PL

Przedstawiono rozwiązanie problemu nieswobodnego skręcania cienkich, zamkniętych profili kompozytowych. Zagadnienie to, opracowane dla materiałów izotropowych, nie znalazło dostępnych rozwiązań teoretycznych dla gwałtownie rozwijających się konstrukcji kompozytowych, powodując nie zawsze uzasadnione użycie metod numerycznych. W pracy wykorzystano monografie dotyczące materiałów izotropowych, używając podanych tam rozwiązań i metod, do których kieruje się czytelnika, po czym wprowadzono opisy materiałów kompozytowych (anizotropowych). Rozwiązanie polega na wyprowadzeniu zależności analitycznych pozwalających na wyznaczenie rozkładu naprężeń stycznych i normalnych w ściankach profilu, a także kątów skręcenia z uwzględnieniem nieswobodnego spaczenia profilu. Dla uzyskania pełnego opisu problemu rozwiązano kolejno problem skręcania swobodnego, problem ścinania siłami poprzecznymi i skręcanie nieswobodne. Efektem analizy skręcania swobodnego (ze swobodnym spaczeniem profilu) jest wprowadzenie pojęcia uogólnionej współrzędnej wycinkowej, które to pojęcie ma zasadnicze znaczenie w analizie właściwego skręcania nieswobodnego. Rozwiązanie problemu ścinania prowadzi do wyznaczenia środka sił poprzecznych, wokół którego odbywa się właściwe skręcanie. Analiza skręcania nieswobodnego dała końcowe zależności analityczne opisujące problem. Uzyskane zależności różnią się od analogicznych zależności dla izotropii wielkościami charakteryzującymi materiały kompozytowe. Pracę zakończono przykładem rozwiązania.

EN

The paper presents a theoretical solution for torsion of thin, closed composite sections. Such problems, known for isotropic materials are not easily accessible for anisotropic composite structures despite quick development of these materials. This enforces use of not always justifiable laborious numeric methods. Constrained torsion problems and solutions were posed and developed to a great extent in the Soviet Union, starting at the begining of the thirties in the previous century and greatly, without the use of computers and applied mostly by the military aviation industry during the World War II. The presented solution is an exact extension of the known results, to which the reader is directed, to the case of anisotropic polymeric composites, using methods of description presented in several monographs, two of which can be found in the literature list. The solution is based on formulation of analytical relations, allowing for determination of normal and shear stress distributions in the wall of the tube and the angle of torsion, taking into account the warp of the profile. To obtain the full solution the problems of pure torsion, shear by transverse forces and finally the constrained torsion had to be investigated. Analysis of free torsion (with unrestricted warp possibility) led to introduction of a new quantity - the sectorial coordinate, a convenient area description in the cases of constrained torsion, replacing the possible use of higher order moments of inertia. Solution of the shear problem gave coordinates of the axis of rotation of the profile, while the case of constrained torsion allowed for calculation of normal stresses, not existing in pure torsion. Results for composite structures differ from isotropic cases only by the influence of anisotropic elasticity constants and use these values in weighted averages describing material properties. The proposed theory is used in an exemplary solution of an engineering problem, showing the straight applicability in simple cases.

6

Electrically-induced thermal expansion of conducting polymeric foams.

Żyłka P.

Prace Naukowe Instytutu Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2007

|

Vol. 46, nr 19

48-51

EN

The paper exploits an idea of generating mechanical macroscopic inflation of elastic polymeric foam by means of thermally induced expansion of gas present in the foam pores. Electrically conducting composite foam is internally heated by Joule heat produced by the current How through its porous network. The heat is then transferred to the gas contained in the voids. Preliminary electro-thermal and expansion characteristics are presented for two brands of cell-like, electrically conducting polymeric composites with closed and open pores.

7

Harmonical and modal analysis to determine the anisotropic properties of aviation composite materials

Acopyan A., Axenov V., Shevtsov V., Soloviev A., Tamarkina E.

Journal of KONES

|

2007

|

Vol. 14, No. 3

11-18

EN

The value of all composite elastic modules has the crucial influence on dynamic behaviour of aviation load-bearing structures. Numerous experimental techniques and standards are used to characterize the elastic properties of polymeric composite materials. Among this is the large group of static tests, acoustic methods based on longitudinal, lateral or shear surface sound wave speed measurements and also on vibrating surfaces amplitude measurements. However, preparation specimens for static test with shape required by standards not always possible from already manufactured piece. Again the designated dynamic experiment introduces difficulties of investigated specimen acoustic isolating, impossibility of some required wave type excitation and performing of displacements field measurement with guaranteed precision. In this study an acoustic method is developed using the measure of all specimen's eigenfrequencies in a certain frequency range. Small rectangular composite specimen is excited by glued piezoelectric actuator and response is measured by piezoelectric sensor. Preliminary performed finite-element (FE) analyses serve to think the vibration natural modes of linked mechanical system - specimen and piezoelectric element. In this FE analyse the rough estimations of all elastic constants obtained from other independents (as a rule static) experiments were used. Further the amelioration of initial elastic modules was performed. Thereby the target nonlinear functional dependent on all quest modules was minimized by genetic and (or) Levenberg-Marquardt algorithm.