Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 Kompozyty

2 2011

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!
Sesja wygasła!
Sesja wygasła!

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Wyszukiwano:
w słowach kluczowych: polymeric laminated composites

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Investigation of dynamic behaviour of laminated composite plates under cyclic loading

Katunin A., Fidali M.

Kompozyty

2011

R. 11, nr 3

208-213

Polymeric laminated composites show great potential in many engineering applications, especially in the aircraft industry, owing to their specific strength properties. Many machine components made of polymeric laminates are subjected to intensive vibrations. According to the viscoelastic nature of such composites, some specific effects e.g. energy dissipation could be observed during cyclic vibrations. Therefore, it is necessary to understand this behaviour and to develop appropriate methods and models for diagnostics and monitoring purposes. In this work the authors present the results of an experimental investigation into the vibration response of cyclically loaded glass-fiber reinforced polymeric (GFRP) rectangular plates. Initially, the frequency response functions (FRF) for the investigated specimens of various lengths were obtained during laboratory experiments. The natural frequencies of the specimens were determined based on their FRF. Then, the specimens were loaded on the first three natural frequencies to obtain characteristics showing the phenomenon of energy dissipation. Dynamic testing was carried out using a laser vibrometer and a piezoelectric force sensor. The evolution of the dynamic moduli was investigated based upon the measurement results, allowing estimation of the empirical model of material energy loss, necessary in building and testing the analytical model of the self-heating properties of the specimen material. The influence of an excitation frequency and the length of the specimens on their dynamic behaviour was additionally studied. The results of the conducted research could be successfully applied in diagnostics and structure health monitoring (SHM) applications and could be used to develop fatigue and fracture models of viscoelastic GFRP laminated composites.

Laminowane kompozyty polimerowe z uwagi na wyjątkowe własności wytrzymałościowe mają duży potencjał do zastosowań w wielu aplikacjach inżynierskich, zwłaszcza w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym czy też maszynowym. Wiele elementów maszyn wykonanych z laminatów polimerowych poddawanych jest wibracjom o dużej intensywności. Z uwagi na lepkosprężystą naturę tego typu kompozytów podczas ich drgań można zaobserwować specyficzne charakterystyczne dla nich efekty, takie jak np. dyssypacja energii. Dlatego konieczne jest zbadanie i zrozumienie ich zachowania przy długotrwałych wymuszeniach dynamicznych oraz opracowanie odpowiednich modeli, a także metod pozwalających w skuteczny sposób monitorować i diagnozować ich stan techniczny. W niniejszej pracy autorzy przedstawiają wyniki badań eksperymentalnych polimerowych płyt prostokątnych zbrojonych włóknem szklanym, dotyczących częstotliwościowej identyfikacji charakterystyk wybranych parametrów dynamicznych podczas wymuszeń rezonansowych. Badania składały się z dwóch etapów. Pierwszy etap polegał na identyfikacji funkcji odpowiedzi częstotliwościowych dla próbek o różnych długościach. Pozwoliło to na określenie częstotliwości własnych drgań próbek. W drugim etapie próbki były pobudzane do drgań rezonansowych o częstotliwościach odpowiadających pierwszym trzem częstościom giętych drgań własnych. W trakcie badań pozyskano sygnały pozwalające wyznaczyć krzywe histerezy w funkcji czasu wymuszenia. Na potrzeby badań stosowano układ pomiarowy, w skład którego wchodziły m.in. wibrometr laserowy i czujnik siły. Na podstawie zmierzonych sygnałów wyznaczono obwiednie wartości szczytowych sygnałów siły i zastosowano je do identyfikacji modelu empirycznego. Na podstawie danych pomiarowych przeanalizowano zmianę modułów dynamicznych. Zbadano wpływ częstotliwości wymuszenia oraz długości próbek na ich zachowanie dynamiczne. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że zaproponowany model może być skutecznie zastosowany do rozwoju modeli zmęczeniowych i wytężeniowych lepkosprężystych laminatów zbrojonych włóknem szklanym.

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.