The issues of manufacturing geometrically complicated elements using FML laminates

• Autorzy: Bieniaś, J. , Mania, R. , Jakubczak, P. , Majerski, K.

Warianty tytułu

PL

Problematyka wytwarzania złożonych geometrycznie elementów z laminatów FML

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The present study is an attempt to evaluate the developed exclusive technology for the production of high quality thin-walled Z profiles from Fibre Metal Laminates on the basis of an aluminium and epoxy-glass pre-impregnate using the autoclave process. The research examined Fibre Metal Laminates (Al/GFRP) based on metal sheets made of aluminium alloy and pre-impregnated tape made of glass fibres in an epoxy resin matrix. FML were produced in a 3/2 lay-up (three aluminium layers and two composite layers in 0/90 configuration). The following conclusions have been drawn on the basis of our exclusive technology for the production of thin-walled profiles made of FML laminates: (1) the hardening technology for pre-formed components in the autoclave process ensures the achievement of excellent dimensional tolerance of thin-walled profiles made of FML; (2) no delaminations, cracks, gas blisters etc. were detected by means of structural tests; (3) the process of forming Fibre Metal Laminates by means of component pre-forming does not significantly limit the values of selected profile angles. In the case of proper precision of component pre-formingand maintained regime in the case of the FML laminating process, the risk of structural defects, including profile corner zones, is significantly limited.

PL

W pracy podjęto próbę oceny opracowanej autorskiej technologii wytwarzania wysokojakościowych, cienkościennych profili typu Z z laminatów metalowo-włóknistych na bazie aluminium i preimpregnatu epoksydowo-szklanego z wykorzystaniem technologii autoklawowej. Przedmiotem badań był laminat metalowo-włóknisty (Al/GFRP) na bazie arkuszy blach metalowych stopu aluminium i preimpregnowanej taśmy z włókien szklanych w osnowie żywicy epoksydowej. Laminaty FML wytworzono w układzie 3/2 (trzy warstwy aluminium i dwie warstwy kompozytu w konfiguracji 0/90). Na podstawie przeprowadzonej analizy opracowanej technologii wytwarzania cienkościennych profili z laminatów FML sformułowano następujące wnioski: (1) technologia utwardzania wstępnie ukształtowanych komponentów z wykorzystaniem techniki autoklawowej zapewnia otrzymanie wysokiej stabilności i tolerancji wymiarowej cienkościennych profili z laminatów FML; (2) badania strukturalne nie wykazały rozwarstwień, pęknięć, pęcherzy gazów itp. w strukturze laminatu; (3) kształtowanie profili z laminatów metalowo-włóknistych przez wstępne formowanie komponentów nie ogranicza istotnie wartości dobieranych kątów kształtowników. Przy zachowaniu odpowiedniej precyzji wstępnego formowania komponentów oraz przy przestrzeganiu technologii laminowania kompozytów FML ryzyko defektów w strukturze, w tym w strefach naroży profili, jest znacznie ograniczone.

Słowa kluczowe

PL

FML; autoklaw; badania nieniszczące; mikrostruktura

EN

FML; autoclave; NDT; microstructure

• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 15, nr 4
• Strony: 243--249
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bieniaś, J.

• Lublin University of Technology, Mechanical Faculty, Materials Engineering Department, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

autor

Mania, R.

• Lodz University of Technology, Department of Strength of Materials (K12), ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Lodz, Poland

autor

Jakubczak, P.

• Lublin University of Technology, Mechanical Faculty, Materials Engineering Department, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland,

autor

Majerski, K.

• Lublin University of Technology, Mechanical Faculty, Materials Engineering Department, ul. Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• [1] Sinke J., Manufacturing of GLARE parts and structures, Applied Composite Materials 2003, 10, 293-305.
• [2] Alderliesten R.C., Benedictus R., Fiber/Metal composite technology for future primary aircraft structures, 48th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, 23-26 April 2007, Honolulu, Hawaii.
• [3] Vlot A., Gunnik J.W., Fibre Metal Laminates an Introduction, Kluwer Academic Publishers, 2001.
• [4] Sinke J., Jalving S., Curved Panels [in:] A. Vlot, J.W. Gunnik, Fibre Metal Laminates an Introduction, Kluwer Academic Publishers, 2001, 355-368.
• [5] Magnucka-Blandzi E, Magnucki K., Buckling, and optimal design of cold-formed thin-walled beams: review of selected problems, Thin-Walled Struct. 2011, 49, 554-61.
• [6] Turvey G.J., Zhang Y., A computational and experimental analysis of the buckling, postbuckling and initial failure of pultruded GRP columns. Comput. Struct. 2006, 84, 1527-1537.
• [7] Debski H., Teter A., Kubiak T., Numerical and experimental studies of compressed composite columns with complex open cross-sections, Composite Structures 2014, 118, 28-36.
• [8] Taheri F., Nagaraj M., Khosravi P., Buckling response of glue-laminated columns reinforced with fiber-reinforced plastic sheets, Compos. Struct. 2009, 88, 481-90.
• [9] Debski H., Kubiak T., Teter A., Experimental investigation of channel-section composite profiles behavior with various sequences of plies subjected to static compression, Thinn-Walled Struct. 2013, 71, 147-54.
• [10] Teter A., Kolakowski Z., Buckling of thin-walled composite structures with intermediate stiffeners, Compos. Struct. 2005, 69(4), 421-8.
• [11] Kubiak T., Kaczmarek L., Estimation of load-carrying capacity for thin-walled composite beams, Composite Structures 2015, 119, 749-756.
• [12] Paszkiewicz M., Kubiak T., Selected problems concerning determination of the buckling load of channel section beams and columns, Thin-Walled Structures 2015, 93, 112-121.
• [13] Wu G., Yang J.-M., The mechanical behavior of GLARE laminates for aircraft structures, JOM 2005, 57, 1, 72-79.
• [14] Botelhoa E.C., Silva R.A., Pardinia L.C., Rezendea M.C., A review on the development and properties of continuous fiber/epoxy/aluminum Hybrid composites for aircraft structures, Materials Research 2006., 9, 3, 247-256.
• [15] Edwardson S.P., French P., Dearden G., Watkins K.G., Cantwell W.J., laser forming of fibre metal laminates, Lasers in Eng. 2005, 15, 233-255.
• [16] Bienias J., Gliszczynski A., Jakubczak P., Kubiak T., Majerski K., Influence of autoclaving process parameters on the buckling and postbuckling behavior of thin-walled channel section beams, Thin-Walled Structures 2014, 85, 262-270.
• [17] de Jong TW., Kroon E., Sinke J., Formability [in:] A. Vlot, J.W. Gunnik, Fibre Metal Laminates an Introduction, Kluwer Academic Publishers, 2001, 337-353.