Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analytical discrete stacking sequence optimization of rectangular composite plates subjected to buckling and FPF constraints

Muc A., Chwał M.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2016

|

Vol. 54 nr 2

423--436

EN

A special type of new discrete design variables is introduced in order to find optimal stacking sequences for laminated structures. Using the proposed new design variables, we demonstrate how to find analytical (i.e. without any numerical optimization algorithm) optimal solutions for laminates made of plies having three different fibre orientations: 0° , ±45° , 90° . It is proved that the definition of design variables enables us to distinguish two types of optimal solutions, i.e. unimodal and bimodal ones. The form of optimal stacking sequences affects the multiplicity (bimodal problems) or uniqueness (unimodal problems) of the solutions. The decoding procedure between membrane and flexural design variables is also proposed. The results demonstrate the effectiveness, simplicity and advantages of the use of design variables, especially in the sense of the accuracy, repeatability of results and convergence of the method.

2

Residual stress in multilayered composites : general overview

Chwał M., Muc A., Stawiarski A., Stawiarski A., Barski A.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 3

132--138

EN

The appearing process-induced stresses influence the mechanical performance of a composite structure and can initiate pre-load damage. Residual stresses evaluation is particularly important in multilayered composites where the ply orientations and stacking sequences highly influence the appearing stresses. Various numerical methods are used to simulate the growth and development of arising residual stresses. The general aim of the current work is to present the fundamental relations to predict the strains and stresses during the manufacture of laminated composites. Additionally, different modeling techniques and constitutive models are presented with the intention of understanding the different phenomena taking place during processing and which models best predict the process effects. As an example, a simple finite element model of a thermally loaded laminate is proposed to present the heterogeneities in through-thickness residual stresses distribution.

PL

Obecność naprężeń poprocesowych wpływa na charakterystykę mechaniczną struktury kompozytowej i może inicjować wstępne zniszczenie. Oszacowanie wartości naprężeń resztkowych jest szczególnie istotne w kompozytach wielowarstwowych, w których konfiguracja ma znaczny wpływ na pojawiające się naprężenia. Istnieje wiele modeli opisujących powstawanie i rozwój naprężeń resztkowych. Celem prezentowanej pracy jest przedstawienie podstawowych związków stosowanych w opisie naprężeń powstałych w trakcie procesu wytwarzania. Zaprezentowano różne techniki modelowania oraz związki konstytutywne z zamiarem opisu różnorakich zjawisk pojawiających się w trakcie wytwarzania laminatów. W celu wstępnej prezentacji heterogenicznego rozkładu naprężeń resztkowych przedstawiono model numeryczny wielowarstwowej płyty kompozytowej obciążonej termicznie.

3

Dispersion relations for composite structures. Pt. 2, Methods of determining dispersion curves

Barski M., Stawiarski A., Chwał M.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 3

147--153

EN

In the first part of the current review, the fundamental assumptions of the theoretical model of elastic waves propagation in multilayered composite material are presented. Next, the equations which describe elastic wave motion in the case of single orthotropic lamina are derived. In the second part of this work, the most commonly used method of determining dispersion curves for multilayered composite material are discussed, namely: the transfer matrix method (TMM), global matrix method (GMM), stiffness matrix method (SMM) and finally the semi-analytical finite element method (SAFE). The first three methods are based on the relationships which are derived in the first part of this review. Moreover, TMM and GMM should be considered numerically unstable in the case of a relatively large product value of wave frequency and the total thickness of the composite plate. However, SMM seems to be unconditionally stable. The last method is based on the finite element approach and it can be used in order to confirm the results obtained using the analytical method. Finally, exemplary dispersion curves are presented. The dispersion curves are determined for the 8-th layer of the composite material, which is made of carbon fiber and epoxy resin. It is assumed that the wave front travels in an arbitrary direction.

PL

W części pierwszej pracy omówiono założenia dotyczące teoretycznego modelu propagacji fal sprężystych w wielowarstwowych materiałach kompozytowych. Następnie wyprowadzono równania opisujące zjawisko propagacji fal sprężystych w pojedynczej warstwie o ortotropowych własnościach mechanicznych. W części drugiej przedstawiono podstawy najczęściej wykorzystywanych metod wyznaczania krzywych dyspersji dla ośrodków wielowarstwowych, a mianowicie: transfer matrix method (TMM), global matrix method (GMM), stiffness matrix method (SMM), a także semi-analytical finite element method (SAFE). Pierwsze trzy podejścia oparte są bezpośrednio na równaniach wyprowadzonych w części pierwszej. Metody TMM oraz GMM uważane są za numerycznie niestabilne w przypadku odpowiednio dużych wartości iloczynu częstotliwości i całkowitej grubości płyty kompozytowej. Natomiast wydaje się, że podejście SMM jest numerycznie bezwarunkowo stabilne. Ostatnia z wymienionych metod oparta jest na metodzie elementów skończonych i można ją efektywnie wykorzystać w celu potwierdzenia wyników otrzymanych przy użyciu poprzednio wymienionych algorytmów. Jako przykład pokazano krzywe dyspersji wyznaczone dla 8-warstwowego materiału kompozytowego wykonanego z włókna węglowego, przy czym założono, że czoło fali porusza się w dowolnie założonym kierunku.

4

Dispersion relations for composite structures. Pt. 1, Basic assumptions and relationships for monoclinic lamina

Barski M., Stawiarski A., Chwał M.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 3

125--131

EN

Nowadays, the propagation of elastic waves, particularly Lamb waves, is very often used in detecting damages in different kinds of composite materials. These systems are known as structural health monitoring (SHM). However, the phenomenon of Lamb wave propagation is very complex, especially in the case of thin-walled composite structures. Generally, three types of Lamb waves are observed, namely: longitudinal or pressure waves (L), shear vertical (SV) and shear horizontal (SH). The phase and group velocities of the mentioned waves depend on the thickness of the structure and the frequency of the excited signal. This fact makes proper interpretation of the received dynamic response of the structure difficult or even impossible. Therefore, determining the appropriate dispersion curves for different materials is a very important issue. In the present review, the most commonly used analytical approaches for determining dispersion curves in the case of multilayered composite plates are presented. At the very beginning of this work the solution for single isotropic plates is presented. Next, the fundamental assumptions of the theoretical model, which describe the elastic wave propagation phenomenon in multilayered materials, are discussed. In the first part, the relationships describing the elastic wave propagation for single orthotropic lamina are presented. There are two studied cases: namely when the wave front of the elastic wave travels along the principal directions of the material and when the wave front of the elastic wave travels in any arbitrary direction.

PL

Obecnie zjawisko propagacji fal sprężystszych, a w szczególności fal Lamba jest często wykorzystywane przy projektowaniu różnych systemów wykrywania uszkodzeń w wielowarstwowych materiałach kompozytowych. Systemy te są ogólnie znane pod skrótem SHM (Structural Health Monitoring). Jednakże, zjawisko propagacji fal Lamba w kompozytowych konstrukcjach cienkościennych posiada bardzo skomplikowany charakter. W ogólnym przypadku w zależności od płaszczyzny polaryzacji drgań cząstek rozróżniamy trzy rodzaje fal Lamba, a mianowicie: falę podłużną (L) oraz fale poprzeczne spolaryzowane w kierunku pionowym (SV) oraz poziomym (SH). Dodatkowo, każda z wymienionych fal w zależności od grubości materiału oraz częstotliwości generowanego sygnału posiada odpowiednie mody. Mody te propagują się z różną prędkością zarówno fazową, jak i grupową. Zjawisko to znacznie utrudnia interpretację zarejestrowanej dynamicznej odpowiedzi konstrukcji. W pracy szczegółowo opisano najczęściej wykorzystywane analityczne metody wyznaczania krzywych dyspersji. Na początku przedstawiono rozwiązanie dla jednowarstwowej płyty izotropowej. Następnie omówiono podstawowe założenia teoretycznego modelu propagacji fal sprężystych w materiałach wielowarstwowych. W części pierwszej zaprezentowano równania opisujące zjawisko propagacji fal sprężystych w jednowarstwowych płytach o własnościach ortotropowych. Rozważano dwa przypadki, a mianowicie kiedy czoło fal sprężystych porusza się wzdłuż osi głównych materiału oraz kiedy czoło fali porusza się w dowolnym kierunku.

5

Design of rectangular composite plates with circular holes

Barski M., Kędziora P., Chwał M.

Composites Theory and Practice

|

2016

|

R. 16, nr 1

52--57

EN

The presented work is devoted to the problem of the optimal design of a multilayered composite structure. A square composite plate of geometrical dimensions 250x250x3 mm with a circular hole of diameter d = 100 mm is investigated. The structure is made of composite material, which consists of N = 12, 16 or 20 layers. Each layer is made of the same material, namely carbon fibers with epoxy resin (CFRP, fibers T300, matrix N5208). It is also assumed that the feasible fiber orientation angles are 0º, ±45º, 90º. The layer stacking sequence is symmetric with respect to the middle surface of the studied plate. The structure is subjected to uniform tension in the horizontal and vertical directions. Calculations are performed for the following load ratios, namely: ph/pv = 0, 0.5, 0.75, 1.0, where ph and pv denote the load in the horizontal and vertical directions, respectively. The optimization problem is stated as follows: we look for the stacking sequence (the number of layers with fiber orientation angle equal to 0º, ±45º, 90º, respectively), which ensures the maximal value of the load multiplier. In order to find the solution to the optimization problem, the advanced concept of the discrete design variable is introduced. The use of these variables significantly simplifies the optimization process. In consequence, a very simple optimization procedure can be utilized. All the necessary computations are carried out with the use of the commercial finite element package ANSYS 12.1. The analyzed plate is modeled as a shell structure. The optimal solution mainly depends on ph/pv. The total number of layers also has a slight influence on the obtained solution. The results are presented in graphs and collected in tables.

PL

Praca poświęcona jest zagadnieniu optymalnego projektowania wielowarstwowych struktur kompozytowych. Analizie poddano kwadratową płytę o wymiarach 250x250x3 mm. Rozważana konstrukcja posiada w geometrycznym środku kołowy otwór o średnicy 100 mm. Zastosowany materiał kompozytowy składa się z N = 12, 16 lub 20 warstw. Każda warstwa wykonana jest z włókna węglowego oraz żywicy epoksydowej (CFRP, włókna T300, żywica N5208). Przyjęto także, że dopuszczalne kąty orientacji włókien w warstwach to 0º, ±45º, 90º. Rozważano jedynie konfiguracje symetryczne względem powierzchni środkowej. Analizowana płyta poddana jest równomiernemu, proporcjonalnemu rozciąganiu, zarówno w kierunku poziomym, jak i pionowym. Jako kryterium optymalizacji przyjęto maksymalną wartość mnożnika obciążenia. Optymalnej konfiguracji laminatu poszukiwano dla następujących proporcji obciążenia: ph/pv = 0, 0.5, 0.75, 1.0, gdzie ph oznacza obciążenie działające w kierunku poziomym, zaś pv w kierunku pionowym. W celu wyznaczenia rozwiązania zastosowano dyskretne zmienne decyzyjne. Podejście takie umożliwia znaczne uproszczenie procedury optymalizacji. Wszystkie niezbędne obliczenia wykonano przy wykorzystaniu komercyjnego systemu opartego na metodzie elementów skończonych - ANSYS 12.1. W wyniku przeprowadzonej analizy uzyskano optymalne konfiguracje laminatów. Rozwiązania te wyraźnie zależą od proporcji obciążenia. Niewielki wpływ na rozwiązanie ma również przyjęta liczba warstw. Uzyskane wyniki przedstawiono na wykresach oraz zebrano w odpowiednich tabelach.

6

Wave propagation method in the analysis of composite cylindrical panels with delamination

Stawiarski A., Muc A., Chwał M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2014

|

[R.] 20, nr 1 (157)

92--99

PL

Prezentowany artykuł dotyczy wykrywania delaminacji w cylindrycznych laminatach epoksydowych wzmacnianych włóknem szklanym w oparciu o metodę propagacji fal sprężystych. Badania prowadzone na strukturach kompozytowych ze sztucznie wprowadzonym defektem obejmowały analizę numeryczną metodą elementów skończonych oraz weryfikację eksperymentalną z użyciem czujników piezoelektrycznych. Na podstawie uzyskanych wyników możliwe jest określenie wpływu delaminacji na globalne zachowanie dynamiczne analizowanej struktury. Metoda propagacji fal sprężystych może być wykorzystana do określenia wpływu różnych parametrów na uzyskane wyniki dla struktur bez uszkodzeń i z uszkodzeniami. Bezpośrednie porównanie dynamicznej odpowiedzi struktury nieuszkodzonej i uszkodzonej może być wykorzystane do zlokalizowania i oszacowania rozmiaru uszkodzenia.

EN

The presented paper is focused on the identification of delamination in cylindrical glass/epoxy lamina based on the elastic wave propagation method. The current analysis of composite structures with the artificial square delamination was conducted numerically with the help of the finite element method and verified experimentally using piezoelectric sensors. Based on the computed results it is possible to determine the effect of delamination on the overall structural dynamic behaviour. The wave propagation technique can be used to quantify the difference between the results related to various parameters in the cases of intact and defected structures. The direct comparison of the dynamic response of the intact and defected structure can be applied to localize and size assessment of the structural damage.

7

Perspektywy zastosowań laserowych skanerów pomiarowych do analizy deformacji struktur kompozytowych

Bondyra A., Chwał M., Pastuszak P. D.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2014

|

[R.] 20, nr 1 (157)

4--11

PL

Prezentowana praca związana jest z wykorzystania laserowych skanerów pomiarowych w odniesieniu do struktur kompozytowych. W pracy omówiono działanie skanerów i techniki skanowania oraz przedstawiono podstawowe zastosowania skaningu w analizie deformacji struktur kompozytowych tj. szybkie prototypowanie, naprawa uszkodzeń, modelowanie MES oraz pomiar geometrii. Analiza deformacji struktur kompozytowych przy użyciu skanowania w odniesieniu do szybkiego prototypowania umożliwia optymalizację i przeprojektowanie konstrukcji. Ponadto pozwala na wydajniejsze przeprowadzenie naprawy uszkodzeń i recyklingu. Daje także możliwość tworzenia i walidacji modeli MES poprzez porównanie deformacji uzyskanych z badań eksperymentalnych i obliczeń numerycznych. Jednakże największe możliwości skaningu laserowego w analizie deformacji związane są z pomiarem wielkości geometrycznych. W pracy dokonano wstępnej analizy deformacji kompozytowej powłoki cylindrycznej przy użyciu skaningu laserowego celem zobrazowania możliwości wykorzystania danych pomiarowych.

EN

The presented paper is dedicated to the application of laser measuring scanners with reference to composite structures. The scanners and scanning techniques are discussed and their applications in composite structures deformation analysis i.e. rapid prototyping, damage repair, FEM modeling and the measurement of geometry are presented. The deformation analysis of composite structures using scanning with reference to the rapid prototyping provides the opportunities for optimization and reconstruction. Moreover, it allows for more efficient reparation of damage and recycling. It also offers a possibility for both the creation and validation of FE models by comparing the deformation from experiments with numerical calculations. However, the most important abilities of the laser scanners in the analysis of the deformation are connected with the measurement of geometry. In the presented work, the preliminary analysis of the deformation of the cylindrical composite panel with the help of the laser measuring scanner is presented in order to validate the possibility of using the measured data.

8

Identyfikacja defektów w cylindrycznych laminatach szklanych przy wykorzystaniu aktywnej termografii

Pastuszak P. D., Chwał M., Muc A., Bieniaś J.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2014

|

[R.] 20, nr 1 (157)

68--75

PL

W prezentowanej pracy przedstawiono identyfikację podpowierzchniowych defektów w cylindrycznych laminatach szklanych z wykorzystaniem termografii w podczerwieni. Analizie poddano jednokierunkowe laminaty o dwóch konfiguracjach: 0° (S0) oraz 90° (S90), w których pomiędzy warstwy laminatu wprowadzono sztuczny podpowierzchniowy defekt w formie teflonowej folii. Analizę termograficzną prowadzono bazując na technice impulsowej, a rezultaty zaprezentowano w formie termogramów i profili temperaturowych. Wyniki analizy potwierdziły przydatność impulsowej aktywnej termografii w badaniu cylindrycznych struktur kompozytowych. Dodatkowo podkreślono problem jednorodnego nagrzewania powierzchni zakrzywionych.

EN

The presented paper is dedicated to infrared thermographic identification of subsurface defects in cylindrical panels made of glass lamina. The analyzed samples were made as unidirectional lamina in the case of two base configurations: 0° (S0) and 90° (S90) in which the artificial subsurface defect was in the form of Teflon foil introduced between the layers in the structure. The thermography study based on the pulse technique was conducted and the results were presented in the form of thermograms and temperature profiles. The effects of the analysis confirmed the usefulness of the pulsed active thermography method related to cylindrical composite structures. Additionally, the problem with the uniform heating of the curved surfaces was depicted.

9

Analysis of composite structure deformations based on 3D laser scanner measurements

Bondyra A., Chwał M., Pastuszak P. D., Stawiarski A.

Composites Theory and Practice

|

2014

|

R. 14, nr 1

38--42

EN

Non-contact measuring techniques are nowadays widely used in many applications from industry to the laboratory testing of advanced materials. The present paper is dedicated to the laser measurement scanning technique being one of the 3D active vision measurement non-contact systems. In order to analyze the deformations of a composite structure, 3D virtual models of an unloaded and loaded composite sample are created from 3D scanning data. The results of the deformation analysis are presented in the form of contours of the 3D deviations. Additionally, a comparison between the virtual images of the intact and delaminated areas of the analyzed composite structure is presented.

PL

Techniki pomiarów bezstykowych są obecnie szeroko stosowane, od aplikacji przemysłowych po laboratoryjne badania zaawansowanych materiałów. Prezentowana praca dotyczy techniki laserowych pomiarów skaningowych będących jednym z wizyjnych aktywnych systemów pomiarów bezstykowych. W celu analizy deformacji struktur kompozytowych wykonano wirtualne modele 3D nieobciążonej i obciążonej próbki kompozytowej z danych ze skaningu 3D. Wyniki analizy deformacji zaprezentowano w formie map odchyłek 3D. Dodatkowo zaprezentowano porównanie obrazów wirtualnych obszaru nienaruszonego i obszaru z delaminacją dla badanej struktury kompozytowej.

10

Numerical simulation of anisotropic particles behavior in magnetic fluids

Barski M., Chwał M., Kędziora P.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2012

|

[R.] 18, nr 3

127-130

EN

The magnetic fluids consist of ferromagnetic particles immersed in a carried fluid. Under external magnetic field, these particles formulate the cluster structures inside the carried fluid. Usually, the isotropy of the magnetic permeability is assumed. As the result of computational simulation, the single, isolated thin chains of the particles are obtained. In the present work the influence of the local anisotropy of magnetic permeability on the final distribution of particles is discussed. Now the pattern of particles is more irregular and for the sufficient large value of volume fraction the clusters of particles can be observed. The Molecular Dynamic methods are applied. In order to describe the anisotropic properties of the effective magnetic permeability the matrix with dimension 3x3 is introduced. The values of the elements of the mentioned matrix are evaluated with aid of the numerical homogenization method. Further, the theoretical model of magnetic fluid, physical interactions acting on each particle taken under consideration and equation of motion is formulated.

PL

Płyn magnetyczny jest to zawiesina ferromagnetycznych cząstek w płynie nośnym. Pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego cząstki te formułują regularne struktury przypominające łańcuchy. W większości prac zakładana jest izotropia własności magnetycznych w otoczeniu pojedynczej cząstki. Jako rezultat symulacji uzyskać można proste, regularne łańcuchy cząstek. W obecnej pracy rozważano wpływ lokalnej anizotropii własności magnetycznych na ostateczny kształt struktury wewnętrznej. Obecnie wynik symulacji jest jakościowo inny. Struktury są nieregularne przez co bardziej przypominają te, jakie zaobserwować można w praktyce. Wykorzystano metodę dynamiki molekularnej. Do opisu anizotropii wykorzystano macierz współczynników, których wartości wyznaczono w oparciu o wyniki dokonanej wcześniej homogenizacji numerycznej. Przedstawiono również teoretyczny model cieczy magnetycznej oraz podstawowe rodzaje uwzględnionych oddziaływań.

11

Komputerowe modelowanie nanorurek węglowych

Banaś A., Chwał M., Muc A.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2012

|

[R.] 18, nr 3

124-126

PL

Analiza zjawisk fizycznych, którym poddawane są nanorurki węglowe wymaga odpowiedniego zamodelowania struktury nonorurki. Duże zainteresowanie nanorurkami węglowymi związane jest z ich specyficznymi właściwościami odróżniającymi je od dostępnych materiałów. Ciągle jednak właściwości tychże struktur wymagają intensywnych badań materiałowych. Badania te można przeprowadzić przy użyciu programu inżynierskiego ANSYS na modelu nanorurki. W pracy zaprezentowano metodę generacji siatki nanorurki, dzięki której wykonano model dla programu ANSYS. Przedstawiony model posłuży do dalszych badań nad właściwościami nanorurek węglowych.

EN

A great interest of carbon nanotubes is a result of their specific excellent properties. A proper model of a carbon nanotube structure gives opportunities to the analysis of physical phenomena that carbon nanotubes undergo. The material behavior studies can be made with the help of ANSYS software. In the present paper a generation of a carbon nonotube network is presented. Then, the network is applied in the carbon nanotube behavior modeling in ANSYS.

12

Evaluation of mechanical properties for pristine and defective carbon nanotubes and nanocomposites

Muc A., Chwał M., Banaś A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2012

|

Vol. 61, nr 1

135-144

EN

The existence of defects has a significant influence on mechanical properties of an analyzed structure. In the paper, a 3D nonlinear finite element model for single-walled carbon nanotubes with atom vacancy defects is proposed. The model is consistent with molecular mechanics' formulations. Assuming defects in CNTs, their influence on nanocomposites properties is discussed. The deformation process is described with the help of an iterative, non-linear procedure and the effective properties are evaluated with the use of the homogenization theory. The results are presented in the form of the strain-stress relations. The reduction by 19% for the failure stress and by 32% for the failure strain for defective CNT is predicted. It is observed that the failure strain for a pristine CNT is lower comparing with the case when a defective CNT reinforces nanocomposites.

PL

Istnienie defektów znacząco wpływa na własności mechaniczne analizowanej struktury. W prezentowanej pracy przedstawiono numeryczne modele nanorurek węglowych z defektami struktury oraz ich wpływ na własności nanokompozytów. Rozpatrywane modele bazują na potencjałach oddziaływań międzyatomowych oraz metodzie elementów skończonych. Efektywne własności mechaniczne określono na podstawie teorii homogenizacji a proces deformacji opisano wykorzystując procedury nieliniowe. W wyniku przeprowadzonej analizy zaobserwowano 19% spadek naprężeń i 32% spadek odkształceń nanorurki węglowej w stosunku do struktury bez defektów. Efekt obniżenia własności sprężystych nastąpił także w analizowanych nanokompozytach wzmacnianych strukturami z defektami.

13

Analiza delaminacji w panelach kompozytowych metodą termografii impulsowo-fazowej

Chwał M., Pastuszak P., Lachendro W., Barski M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2011

|

[R.] 17, nr 6

432-437

PL

Badania nieniszczące odgrywają znaczącą rolę w ocenie jakości wykonania nie tylko gotowych elementów, ale także materiałów wykorzystanych do ich wytworzenia. W pracy przedstawiono problematykę związaną z wykrywaniem wewnętrznych nieciągłości w materiałach kompozytowych. Sprawdzono możliwość wykorzystania aktywnej termografii w podczerwieni do identyfikacji defektów w materiałach kompozytowych. W trakcie pomiarów poszukiwano optymalnych parametrów analizy impulsowo-fazowej i w tym celu różnicowano częstotliwości kamery, odległość pomiędzy kamerą a próbką, odległość pomiędzy lampami halogenowymi a próbką, moc grzewczą oraz czas trwania impulsu cieplnego, a także czas trwania całej analizy. W prezentowanej pracy zastosowano aktywną termografię podczerwieni w celu wykrycia delaminacji w panelu wykonanym z laminatu szklanego (GFRP). W laminacie wprowadzono efekt delaminacji w postaci cienkiej folii teflonowej, którą umieszczono pomiędzy środkowymi warstwami tkaniny. Stwierdzono, iż termografię impulsowo-fazową można wykorzystać do wykrywania nieciągłości w laminatach szklanych. Uzyskane wyniki przedstawiono w formie obrazów fazowych oraz zmian temperatury na powierzchni próbki w funkcji czasu próbkowania.

EN

Composite materials are applied in a wide range of industrial applications and the quality of their performance has a significant influence on their behavior during exploitation. The existence of delamination can affect on the final fracture damage. Therefore the quality control of composite materials during the performance and utilization is demanded. The non-destructive techniques take part in a material quality monitoring and in that range the thermal methods play an important role. In the present paper the active infrared thermal analysis of GFRP panel with delamination is presented. Between the middle layers of laminate a delamination in the form of a thin teflon foil is introduced. A pulse phase thermography approach is used and optimal parameters of measurements are searching. The following factors are taken into account: camera lens and frequency, distance between the camera and the sample, distance between heat source and the sample, heating power, heat impulse duration and excitation period. Finally, applying a long heating time and low frequency the delamination in composite cylindrical panel is revealed. The results are demonstrated in the form of phase images and temperature distributions during the decay in function of image index.

14

Modelowanie drgań w nanorurkach węglowych

Chwał M.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 3

294-298

PL

W pracy przedstawiono przegląd podejść stosowanych w analizie częstotliwości drgań własnych jedno- i wielościennych nanorurek węglowych. Modele drgań swobodnych nanorurek podzielono na modele kontinuum, modele oddziaływań oraz modele strukturalne uwzględniające oddziaływania międzyatomowe. Pokazano możliwości zastosowania poszczególnych modeli w celu uzyskania częstotliwości drgań własnych w różnych kierunkach oraz wykorzystanie tych informacji w oszacowaniu efektywnych właściwości sprężystych. Znajomość częstotliwości drgań własnych nanorurek jest szczególnie ważna w przypadku wykorzystania ich w nanoelektronice, nanomaszynach i nanokompozytach. Budowa poprawnych modeli teoretycznych pozwala na szybkie określenie właściwości badanych struktur.

EN

In the present paper the theoretical modeling of eigenfrequency extraction of single- and multi-walled carbon nanotubes has been described. The knowledge of the vibrational behavior of the carbon nanotubes is very important in the case of possible using them in the nanoelectronics, nanocomposites and nanodevices. Generally, the models have been divided into continuum, atomic and structural-atomic models. In the continuum modeling review a beam and shell models of carbon nanotubes have been analyzed. From the use of the beam model the flexural eigenfrequencies and modes can be obtained whereas from the shell model the radial, axial and circumferential eigenfrequencies and modes can be observed. From the engineering point of view using the atomic models has been not sufficient because of the scale and time limitation and in fact these models have been used only in the short carbon nanotubes analysis. Nowadays in the dynamic analysis of nanostructures the structuralatomic approaches basing on the continuum mechanics and molecular dynamics have been developed. The geometry of nanotube and the interatomic interactions have been taken into account in the structural-atomic models whereas in the continuum models these effects have been neglected. The typical eigenfrequencies of nanotubes are on the level of teraherz values and depends on the boundary conditions. The noncoaxial vibration of multi-wall carbon nanotubes has been emphasized.

15

Zastosowania materiałów współczesnych w projektowaniu maszyn

Chwał M.

Problemy Maszyn Roboczych

|

2004

|

Z. 23

17-23

PL

Z miniaturyzacją wprowadzaną do różnych dziedzin życia, w tym także do modelowania maszyn, wiąże się wiele nadziei. Czekamy na maszyny o parametrach przewyższających dotychczas uzyskiwane przy minimalnym zużyciu energii. W pracy została przedstawiona nowa generacja nanomateriałów - nanokompozyty wzmacniane nanorurkarni węglowymi oraz możliwości ich zastosowania w nowoczesnych maszynach.

EN

We are waiting for machines which parameters are higher then used nowadays and which consume minimum energy during work. Now nanomachines are mainly in the research and development phase, but some primitive devices have been already tested. In the paper we present new generation of the nanomaterials - composites based on carbon nanotubes and also possibility of using them in modern machines.

16

Modele mechaniczne kompozytów z udziałem nanorurek węglowych

Muc A., Chwał M.

Kompozyty

|

2004

|

R. 4, nr 12

432-438

PL

Kompozyty wzmacniane nanorurkami węglowymi stanowią nową grupę materiałów, których rozwój zapoczątkowało odkrycie nanorurek węglowych przez lijimę w 1991 r. W ostatnich latach obserwujemy gwałtowny rozwój badań tej nowej odmiany alotropowej węgla oraz możliwości jego zastosowania w różnych dziedzinach życia. Do niezwykłych właściwości nanorurek węglowych należy duża wytrzymałość i sztywność przy wymiarach rzędu nanometrów i małej gęstości. Ze względu na skalę opisywanych struktur (nano) często nie wystarczają już klasyczne teorie stosowane w mechanice lub mikromechamce, lecz wymagane jest korzystanie z metod fizyki ciała stałego lub mechaniki kwantowej. Celem pracy jest dokonanie przeglądu stosowanych modeli i koncepcji opisu właściwości mechanicznych nanorurek i kompozytów z udziałem nanorurek węglowych.

EN

The discovery of carbon nanotubes by lijima in 1991 has started experimental and theoretical studies in this area. Many researches have reported excellent mechanical properties of the nanotubes, i.e. high stiffness, high strength, low density and structural perfection. These exceptional properties of carbon nanotubes have opened wide field for using them in technological applications, e.g. as composites reinforcement. Usually the classical mechanical and micromechanical theories are not sufficient to describe nanostructures with the required accuracy so that it is necessary to use either the classical molecular dynamics relations or the quantum mechanics approach. The aim of the present paper is to review the mechanical models of carbon nanotubes (Tab. 3) and carbon nanotubes based composites (Tab. 4). Finally we compare these models by calculation the value of Young modulus for two different volume fraction of nanostructures: 10 and 20% (Fig. 3).