Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Impact Damage Tolerance of Multilayer Epoxy-Glass Composites with Xps Core and Polyurethane Prepolymer Modified Matrix

Masiewicz Joanna, Przybyłek Paweł, Szczepaniak Robert, Zahorski Tomasz, Kostrzewa Marcin, Czyż Mateusz

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 6

218--226

EN

A significant need within the design of materials for vehicles or other engineering structures is to determine their potential to mitigate impact loads. The material acting as a shield during an impact absorbs energy, dissipating the excess in a process of irreversible deformation. In order to prevent this, or to limit the areas of damage as much as possible, have begun to be used materials that absorb impact energy without drastically compromising their strength. Energy Absorbing Composite Structures (EACS) have the ability to convert impact energy into some form of energy absorbed through deformation. Compared to homogeneous materials, a numer of factors also point to the increasing advantage of using composite sandwich structures, which, in addition to their high strength ratings, have a lower weight and a much more effective ability to absorb shock or impact load energy. This paper presents the results of damage tolerance testing of epoxy-glass sandwich composites with chemical modified matrix. The damage tolerance of the composites was determined using an Instron CEAST 9340 testing machine with an impact energy ranging from 5-35J and indicated the value at which visible damage to the composite occurs while it retains some of its strength properties. It was the most important test to determine the damage tolerance, but additional tests to characterise the strength of the composite more comprehensively were also performed. Experimental studies were used to present a methodology for the preliminary characterisation of the material strength and to analyse the relation between structure and mechanical response of the composite.

2

The Influence of Metal Reinforcement upon the Ablative Properties of Multi-Layered Composites

Przybyłek Paweł, Komorek Andrzej, Szczepaniak Robert

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2023

|

Vol. 17, no 2

111--119

EN

Fibre-metal laminates combine both the properties of metal and composite materials, reinforced with fibres; first such laminates already appeared at the end of the 70s. Alongside with the emergence of spacecraft, in which the external plating heats up to temperatures even exceeding 3000 °C, there was a demand for new materials, with increased thermal resistance. Moreover, high thermal resistance is also required in the construction of different protective casings for sensitive equipment, e.g. flight data recorders. In order to protect a spacecraft from massive amounts of heat This article presents research findings, aimed at determining the influence of including metal reinforcement in the form of steel sheet upon the thermal resistance of a multi-layered polymer composite. The samples were exposed to a mixture of hot gases at a temperature of over 900 °C for a period of approximately 150 s. The most important parameter determined on the basis of experimental research was the temperature of the rear surface of the sample. It was observed, that the addition of metal reinforcement causes stabilization of the temperature of the back wall of the sample and a decrease in temperature of the rear wall surface of the insulating sample by approximately 45% and approximately 2-fold increase in the ablative mass loss.

3

The influence of the manufacturing method on the mechanical properties of the honeycomb core sandwich composite

Janiszewski Jacek, Przybyłek Paweł, Bieńczak Rafał, Komorek Łukasz, Schwarzenberg Miłosz

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2022

|

nr 4

20--33

EN

Reducing weight and fuel consumption is one of the main goals of modern aeronautical engineering. The most common materials to achieve this goal are composite layered materials, including the sandwich ones. High strength, stiffness and low density have made sandwich composites one of the fundamental materials of the aerospace industry. Sandwich-structured composites can be manufactured with a variety of methods, differing primarily in the manufacturing time, which translates into an overall cost of making a composite component. The research focused on three methods of manufacturing sandwich composite materials with a honeycomb core, differing in the number of operations, during which it was possible to obtain a finished composite panel (single-phase, two-phase and three-phase methods). The authors manufactured and examined composites with a honeycomb cover and two composite glass fibre-reinforced covers. The composites were made by means of the vacuum bag method. As a result of the conducted study, it was found that composites manufactured with the single-phase method have the shortest manufacture time as well as the lowest material consumption, however their strength properties are the lowest. The two-phase method requires a longer manufacture time and more material consumption, however it makes it possible to obtain a composite with higher strength compared with the single-phase method. The three-phase method has the longest composite manufacture time and the highest material consumption.

PL

Zmniejszenie masy i zużycia paliwa jest jednym z głównych celów współczesnej inżynierii lotniczej. Najpopularniejsze materiały, które pozwalają osiągnąć ten cel, to materiały kompozytowe warstwowe w tym przekładkowe. Wysoka wytrzymałość, sztywność i niska gęstość, sprawiły, że kompozyty przekładkowe stały się jednym z podstawowych materiałów przemysłu lotniczego. Kompozyty przekładkowe z wypełniaczem strukturalnym mogą być wytwarzane różnymi metodami, różniącymi się przede wszystkim czasem wytwarzania, co przekłada się na ogólny koszt wykonania elementu kompozytowego. W badaniach przeanalizowano trzy metody wytwarzania materiałów kompozytowych przekładkowych w wypełniaczem ulowym różniące się liczbą operacji podczas których uzyskano gotową płytę kompozytową (metoda jednofazowa, dwufazowa i trójfazowa). Wytworzono i badano kompozyty zbudowane z rdzenia ulowego oraz dwóch kompozytowych okładek wzmacnianych włóknami szklanymi. Kompozyty wykonano metodą worka próżniowego. W efekcie przeprowadzonych badań stwierdzono, że kompozyty wytworzone metodą jednofazową cechują się najkrótszym czasem produkcji jak i najmniejszym zużyciem materiałów, ale ich właściwości wytrzymałościowe są najniższe. Dwufazowa metoda wymaga dłuższego czasu produkcji i większego zużycia materiałów, natomiast pozwala uzyskać kompozyt o większej wytrzymałości w porównaniu do metody jednofazowej. Trójfazowa metoda cechuje się najdłuższym czasem wykonania kompozytu i największym zużyciem materiałów.

4

Influence of the shape of the impactor on residual strength, size and nature of damage to CFRP

Przybyłek Paweł, Komorek Andrzej, Kaczor Di Paola Simone Taddeo, Komorek Łukasz

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2022

|

nr 4

46--53

EN

The experimental tests presented in this work concern the impact resistance test and residual strength properties after an impact performed by a drop tower INSTRON CEAST 9340. The authors prepared samples of a composite material with a polymeric matrix L285 and H285 hardener, reinforced with eight ply fabric of carbon fibre. Two shapes of the impactor (spherical and V-shape) were used to perform the testing. The samples were impacted by three values of energy (10, 15, 20 [J]). Three-point bending tests were performed to the residual strength of the samples subjected to impact tests and compared to samples which had not been damaged earlier. The study showed differences in the influence of the shapes of the impactor on the nature of the composite damage. After the test, conclusions were drawn about the influence of the shape of the impactor on the area of composite damage and its character. Also, its influence on residual strength was described. Despite the clear differences in the area of damage to composites impacted by different impactors, this does not have a significant influence on the residual strength.

PL

Przedstawione w pracy badania eksperymentalne dotyczą badania udarności oraz właściwości wytrzymałości szczątkowej po uderzeniu wieżą zrzutową INSTRON CEAST 9340. Autorzy przygotowali próbki materiału kompozytowego z osnową polimerową L285 i utwardzaczem H285, wzmocnionego tkaniną ośmiowarstwową z włókna węglowego. Do badań wykorzystano dwa kształty impaktora (kulisty i V). Próbki były poddawane działaniu trzech wartości energii (10, 15, 20 [J]). Próby zginania trzypunktowego przeprowadzono do wytrzymałości szczątkowej próbek poddanych próbom udarności i porównano z próbkami, które wcześniej nie uległy uszkodzeniu. Badania wykazały różnice we wpływie kształtów impaktora na charakter uszkodzenia kompozytu. Po przeprowadzeniu badań wyciągnięto wnioski dotyczące wpływu kształtu impaktora na obszar uszkodzenia kompozytu i jego charakter. Opisano również jego wpływ na wytrzymałość resztkową. Pomimo wyraźnych różnic w obszarze uszkodzeń kompozytów pod wpływem różnych impaktorów, nie ma to istotnego wpływu na wytrzymałość szczątkową.

5

Young’s modulus of a carbon-reinforced composite at an elevated temperature

Szczepaniak Robert, Przybyłek Paweł, Komorek Andrzej, Sapiński Przemysław, Rowicki Artur, Tkaczuk Sławomir, Rypulak Andrzej, Stabryn Sebastian

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2021

|

nr 4

29--33

PL

Konstrukcje lotnicze są eksploatowane w zmiennych warunkach środowiskowych wpływających na właściwości kompozytów polimerowych, z jakich często wykonywane są elementy samolotów i śmigłowców. Jednym z takich czynników jest temperatura użytkowania, zmieniająca się podczas lotu w bardzo szerokim zakresie. W artykule zaprezentowano wpływ temperatury eksploatacji na właściwości kompozytu wyznaczane podczas próby rozciągania. Dodatkowo kompozyty przeznaczone do badań wygrzewano w trakcie przygotowania w różnych temperaturach (zgodnie z zaleceniami producenta żywicy będącej osnową). Kompozyty składały się z 7 warstw tkaniny węglowej przesyconych żywicą epoksydową L285 z utwardzaczem. W wyniku badań zauważono, że zmiana temperatury eksploatacji wywiera istotny wpływ na właściwości wytrzymałościowe kompozytu bez względu na temperaturę wygrzewania. Materiały wygrzewane w wyższych temperaturach cechowała większa wartość współczynnika sprężystości wzdłużnej i wytrzymałości na rozciąganie.

EN

Aviation structures are operated under varying environmental conditions, affecting the properties of polymer composites, which are often used to manufacture components for airplanes and helicopters. One of such factors is an operating temperature that changes during a flight in a very wide range. This paper presents the influence of an operating temperature upon composite properties determined during a tensile test. In addition, composites which are intended for the research were post cured during their preparation at different temperatures (in accordance with the recommendations of the resin manufacturer which constitutes a matrix base). The composites consisted of 7 layers of carbon fabric, and matrix of L285 epoxy resin, with a hardener. As a result of the testing it was noted that a change in the operating temperature exerts a significant effect on composite strength properties regardless of the post curing temperature. The materials post cured at higher temperatures were characterized by a greater value of the modulus of elasticity and tensile strength.

6

Devices for the samples preparation for determination of impact strength of adhesive joints tested to clevage

Komorek Andrzej, Olesiejuk Konrad, Przybyłek Paweł, Szczepaniak Robert

Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji

|

2019

|

no. 4

99--107

EN

The impact strength tests of adhesive joints loaded for cleavage using a wedge-shaped impactor are generally described in the Polish Standard PN-EN ISO 11343. In order to conduct the tests, it is necessary to prepare bonded samples consisting of two specially formed elements. To form sample elements, it is necessary to take advantage of a special device, which is not adequately described in the standard. In view of the fact that the test method is quite common, some information, however general, with regard to the moulding device is available in the literature. Therefore, the authors have developed a device which was later validated in research with sample elements made from steel and an aluminium alloy. After the formation of adherends, it is necessary to connect them by means of a glued joint; however, it also requires a special handle due to an unusual shape of the samples. The handle is to stabilize samples and generate an appropriate clam required in the process of bonding at the time of making the connection. Both newly designed devices were made as prototypes so as to be able to check the correct operation of the designed constructions. Various tests were made in which the sample elements were moulded until obtaining a proper shape. During the test, particular elements of the device were adjusted so that the shape of the obtained samples would be in compliance with the parameters specified in the standard. On completion of the adjustments, it was possible to obtain specific repeatable elements. The obtained samples were inspected visually, and, on this basis, modifications were made. Then successive series of samples were prepared. Finally, the samples were subjected to a quality assessment. The results of the work are presented in the paper.

PL

W artykule zaprezentowano metodykę badań wytrzymałości udarowej połączeń klejowych na rozczepienie z wykorzystaniem impaktora w kształcie klina. Jest to metodyka opisana ogólnie w Polskiej Normie PN-EN ISO 11343, według której prowadzi się badania udarności połączeń klejowych. W celu przeprowadzenia badań wymagane jest przygotowanie próbek klejonych, składających się z dwóch odpowiednio uformowanych elementów. Do formowania elementów próbek niezbędny jest specjalny przyrząd, o którym nie można uzyskać żadnych informacji na podstawie Normy. Ze względu na to, iż metoda badania jest rozpowszechniona w świecie, pewne informacje dotyczące przyrządu formującego dostępne są w literaturze, jednak są to informacje ogólne. Dlatego samodzielnie opracowano tego typu przyrząd i przeprowadzono badania walidacyjne z elementami próbek wykonanymi ze stali i stopu aluminium. Po uformowaniu elementów próbek należy je połączyć za pomocą spoiny klejowej, do czego również jest wymagany specjalizowany uchwyt ze względu na nietypowy kształt próbek. Zadaniem uchwytu jest stabilizacja złożonych próbek oraz wytworzenie odpowiedniego docisku wymaganego w procesie klejenia w czasie wiązania kleju. Obydwa zaprojektowane urządzenia wykonano w formie prototypowej w celu sprawdzenia poprawności działania zaprojektowanych konstrukcji. Przeprowadzono próby kształtowania elementów próbek do wymaganej formy, podczas których poddawano regulacji poszczególne elementy przyrządu, tak aby kształt otrzymanych próbek był zgodny z parametrami określonymi w Normie. Po przeprowadzonych regulacjach możliwe jest uzyskiwania właściwych, powtarzalnych elementów. Powierzchnie klejone uformowanych elementów próbek przygotowano przez obróbkę strumieniowo-ścierną z odtłuszczaniem, a następnie naniesiono klej, złożono i zamocowano w uchwycie do klejenia w celu weryfikacji jego przydatności. Otrzymane próbki poddano oględzinom wzrokowym i na tej podstawie wprowadzono modyfikacje, a następnie wykonywano kolejne serie próbek oraz przeprowadzono ocenę ich jakości. W efekcie powstały dwa specjalizowane, pomocnicze przyrządy do przygotowania próbek do badań udarności. Wyniki badań zaprezentowano w artykule.