Omówiono problemy, z jakimi można się spotkać prowadząc badania doświadczalne właściwości mechanicznych kompozytów włóknistych. W badaniach tych przeważnie zadane są obciążenia, przy których dokonywany jest pomiar odkształceń. W kompozytach włóknistych o strukturze niesymetrycznej, prostemu obciążeniu, jak rozciąganiu, ściskaniu lub ścinaniu nie odpowiadają proste deformacje, jak w przypadku materiałów izotropowych, lecz odkształcenia sprzężone. Analizę efektów sprzężenia odkształceń oparto na zależności pomiędzy siłami i momentami płytowymi, a odkształceniami powierzchni środkowej oraz krzywiznami tej powierzchni.
EN
Some problems one can find doing research into mechanical properties of fibrous composites has been discussed in this paper. Strains measurements has predominantly been made under assumption of occurence of a given load. Unlike isotropic materials the fibrous composites having asymmetrical structure don't respond to the simple load (stretching, compression or shearing) causing typical deformations, but most often produce coupled strains. Analysis of coupled strain effects has been based on the dependence of forces and plate moments and central surface strains as well as their curvatures dependence.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Dokonano analizy niektórych doświadczalnych metod badań właściwości mechanicznych kompozytów, wskazując na ich niedoskonałości powodujące otrzymywanie wyników mało wiarygodnych.
EN
In this paper, the analysis is carried out of some experimental methods for study the mechanical properties of composites. The imperfections were pointed out of the methods resulting the reduced likelihood of obtained results.
W pracy opisano badania dotyczące określenia zdolności pochłaniania energii podczas uderzenia, przez elementy energochłonne wybranych kształtów. Badano wpływ kształtu elementów energochłonnych takich jak: cienkie płaskie o przekroju prostokątnym, rurki o przekroju pierścieniowym, ścięte stożki o różnych kątach wierzchołkowych, powłoki faliste i w kształcie sfer na wielkość energii absorbowanej (EA). Natomiast, na podstawie prac opublikowanych w literaturze przedstawiono wpływ kształtu słupków o przekroju ceowym i kątowym, rurek o przekroju kwadratowym, eliptycznym oraz rurek z pofalowaną ścianką na EA. Przedmiotem badań były próbki wykonane z kompozytów epoksydowych (żywica E-53) wzmocnionych włóknami szklanymi w postaci: tkaniny rowingowej marki STR-012-350-110, pasmami rowingu marki ES-10-400-0-60 i matą szklaną oraz włóknami węglowymi w postaci: tkaniny rowingowej marki TENAX HTA 5131. Badania doświadczalne prowadzono na standardowej maszynie wytrzymałościowej INSTRON 8802, przy prędkości obciążenia (prędkości trawersy maszyny) równej 40 mm/min. Wyniki badań przedstawiono w tabelach jako zależność siły niszczącej od odkształcenia (skrócenia próbki). Podano podstawowe właściwości próbek takie jak: wymiary geometryczne, masową zawartość włókien, masę, maksymalną i średnią siłę niszczącą, zaabsorbowaną energię oraz względną energię absorbowaną WEA, tj. energię odniesioną do masy. Zależności WEA od kształtu elementu, dla elementów wykonanych z tych samych kompozytów o jednakowej strukturze zestawiono na wykresach. Liczne fotografie próbek o różnych kształtach przed, w trakcie i po procesie niszczenia ilustrują różne mechanizmy niszczenia.
EN
Research on determining an energy absorption capacity of energy-absorbing elements of selected shapes during the impact is described in this paper. The influence of a shape of energyabsorbing elements of such shapes as thin plates of rectangular cross-section, cylindrical tubes, conical tubes with different apex angles, wavy plates, and semi-spheres on a value of the absorbed energy was examined. Additionally, on the basis of on the information available in literature, influence of other elements such as U-channel and angle bars, square and elliptical tubes, and wavy-walled tubes was described. The specimens made from epoxy composites (E-53 resin) were tested. A structure of the composites was reinforced with glass fibers in the form of STR-012-350-110 rowing fabric, ES-10-400-0-60 rowing wisps and glass mat, as well as carbon fibers in the form of TENAX HTA 5131 rowing fabric. Experimental tests were conducted on universal testing machine INSTRON 8802 at a constant crosshead displacement rate of 40 mm per minute. The test results were presented as compressive force vs. displacement (specimen shortening). The basic properties of the specimens, including their geometrical dimensions, mass fiber contents, weights, maximum and average values of compression force, absorbed energy, and relative absorbing energy related to specimen weight, were provided in tables. The relations between relative absorbing energy and composite structures for the specimens made from composites of the same structure were compared in the form of graphs. Numerous photographs, taken during the compression test, as well as before and after it, indicate different failure mechanisms for each of the specimens.
The paper presents a relatively simple method for determination of the elasticity constants of cylindrical monotropic fibres, used as reinforcement of xFRP composites. The method is based on three elastic experiments performed on respective specimens made of a specified UD xFRP composite and on the exact stiffness theory of UD xFRP composites. The method has been applied to determine the elasticity constants of UTS 5631 carbon fibre. The achieved results and the control conditions put on selected elasticity constants testify to correctness and practical usability of the method developed in the study.
PL
W pracy przedstawiono relatywnie prostą metodę wyznaczania stałych sprężystości monotropowych włókien cylindrycznych, zastosowanych jako wzmocnienie kompozytów typu xFRP. Metoda bazuje na trzech eksperymentach sprężystych wykonanych na odpowiednich próbkach wyciętych z wybranego laminatu typu UD xFRP. Do realizacji eksperymentów zastosowano maszynę wytrzymałościową. Stałe sprężystości włókna wyznaczono z zagadnienia odwrotnego ścisłej teorii sztywności kompozytu UD xFRP. Metodę zastosowano do wyznaczenia stałych sprężystości włókna węglowego UTS 5631. Uzyskane rezultaty oraz warunki kontrolne nałożone na wybrane stałe sprężystości świadczą o poprawności i praktycznej użyteczności metody.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono metody badań spienionych tworzyw, które są stosowane na rdzenie w konstrukcjach przekładkowych. Badaniu poddano spieniony polichlorek winylu o gęstości 115 kg/m³ marki PChW-1, dla którego określono właściwości mechaniczne przy rozciąganiu, ściskaniu, skręcaniu i zmęczeniu.
EN
Examination results of the foamed materials used for cores in sandwich constructions are presented. The polyvinyl chloride, PChW-1, of the density 115 kg/m³ (for which mechanical properties in the tensile, squeezing, torsion and fatigue tests have been determined) was tested.
W pracy opisano doświadczalne badania zdolności pochałaniania energii przez elementy energochłonne w kształcie rurek, wykonane z kompozytów o osnowie epoksydowej (E-53) i winyloestrowej (VE-2MM) wzmocnionych włóknami węglowymi i szklanymi. Podano wyniki badań właściwości mechanicznych żywic winyloestrowej i epoksydowej oraz kompozytów ortotropowych o osnowie VE i E wzmocnionych tkaninami węglowymi i szklanymi, z których wykonano próbki. Podano także wyniki badań wpływu rodzaju włókien oraz osnowy na zdolność pochłaniania energii. Badania doświadczalne prowadzono na standatdowej maszynie wytrzymałościowej ISTRON 8802, przy prędkości obciążenia (prędkości trawersy maszyny) równej 40 mm/min. Wyniki badań przedstawiono w postaci zależności siły niszczącej od odkształcenia (skrócenia próbki) oraz tabel, w których zawarto właściwości mechaniczne kompozytów. Zależności względnej energii absorbowanej WEA od struktury kompozytu dla elementów z kompozytów o takim samym wzmocnieniu i jednakowej strukturze dla żywic VE i E zestawiono na wykresach. Przedsyawione fotografie próbek ilustrują mechanizmy niszczenia badanych elementów energochłonnych. Na podstawie wyników badań próbek w kształcie rurek wykonanych z kompozytów szkło/epoksyd i węgiel/epoksyd oraz szkło/winyloester i węgiel/winyloester można stwierdzić, że największą WEA mają próbki wykonane z kompozytu winyloestrowego wzmocnionego włóknami węglowymi, których warstwy zewnętrzne i wewnętrzne są wykonane z rowingowych tkanin przejmujących naprężenia obwodowe, natomiast warstwy wewnętrzne - z włóknami ułożonymi równolegle do osi próbki, zwiększającymi wytrzymałość na zginanie. Wysoką zdolność pochłaniania energii wykazał kompozyt wzmocniony matą szklaną. Próbki wykonane z kompozytów o osnowie winyloestrowej wykazały WEA wyższą od próbek z żywicą epoksydową, średnio o 13% dla próbek wzmocnionych włóknami szklanymi i o 21% dla próbek wzmocnionych włóknami węglowymi.
EN
Experimental investigations of energy absorption capacity of carbon and glass fiber-reinforced epoxy (E-53) and vinylester (VE-2MM) composite tubes were presented in this paper. Mechanical properties of vinylester and epoxy resins as well as vinylester and epoxy orthotropic composites reinforced with carbon and glass fabric were researched. In addition the influence of the sort of fibre and matrix on the energy absorption capacity was investigated. Experimental tests were conducted on universal testing machine INSTRON 8802 at a constant crosshead displacement rate of 40 milimeters per minute. The results of the experimental tests for specimens were depicted in the relation of compressive force-displacement whereas the mechanical absorbing energy and composite structures for specimens made from composites with the same reinforcement and equal structure for both vinylester and epoxy resin were compared in the form of graphs. Failure mechanism of tested specimens were shown in photographs. Based on the obtained results for the carbon/epoxy and glass/epoxy as well as for carbon/vinylester composite tubes, it was concluded that specimens made from carbon fiber-reinforced vinylester composite have the highest relative absorbing energy. It was caused by resistance of inner and outer layers of rowing fabric to circumferential stress and by increased bending strength of inner layer of fibers parallel to the specimen axis. The glass mat reinforced composite was also characterized by the high energy absorption capaxity. The specimens made from vinylester composites have better relative absorbing energy than those made from epoxy, approximately 13% and 21% greater for glass and carbon reinforced specimens, respectively.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The paper presents an experimental work pertaining to the energy absorption capability of FRP specimens. The tests were performed on the INSTRON 8802 universal testing machine and the energy absorbed by the structure was calculated from the load-shortening diagram. A series of experiments were performed for composite thin walled tubes and cones with different semi-vertex angles ranging from 5° to 20°. The specimens were made of epoxy (E-53) and vinylester (VE-2MM) composites with glass, carbon and aramid fibers in three forms: filament yarn, fabric and mat. The influence of specimen geometry, fiber orientation and composite structure on the energy absorbing capability was studied. In particular relative energy of absorption (WEA) in dependence on materials, typical dependence of a crushing force on displacements (shortenings), comparison of mechanical properties of epoxide, monotropic composites strengthen with glass and carbon fibres, comparison of mechanical properties of epoxide, orthotropic composites strengthen with glass and carbon materials, dependence of the destructive strength on displacement of carbon/epoxide composite, progressive destruction of a specimen made of carbon/epoxide composite, mechanism of destruction by layer bending, influence of the thickness of the cone wall on the ability of absorbing energy by the epoxide composite, dependence of WEA on the angle alfa for the chosen structures of composites are presented in the paper.
W pracy rozważono zagadnienie modelowania numerycznego procesu progresywnego niszczenia wybranych elementów kompozytowych konstrukcji energochłonnej, proponowanej do zastosowania w układzie istniejących drogowych barierek ochronnych w celu poprawy ich skuteczności w wypadku uderzenia przez pojazd. Przedstawione wyniki symulacji numerycznych zostały porównane z wynikami badań eksperymentalnych, których zasadniczym celem było poznanie kąta uderzenia na wielkość pochłoniętej energii przez cienkościenny kompozytowy element podstawowy w postaci ściętego stożka.
EN
There are presented problem of numerical modeling of progressive destruction of selected composite elements of energy-consuming structure, proposed to be applied in the existing protective guard-rail system in order to improvement of its efficiency in the case of vehicle impact. Presented results of numerical simulation were compared with the experimental ones, so that principal aim was to know influence of the impact angle on amount of absorbed energy by thin-walled composite basic element in the form of cut cone.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wyniki badań niskocyklowej wytrzymałości stali 30HGSNA stosowanej między innymi na elementy podwozi samolotów. Wyniki przedstawiono w postaci zależności odkształceń sprężystych, plastycznych i całkowitych od niszczącej liczby cykli i amplitudy naprężeń cyklu symetrycznego. Wyniki badań mogą być wykorzystane do obliczeń symulacyjnych trwałości zmęczeniowej elementów konstrukcji.
EN
The results of lowcycle fatigue strength of the 30HGSNA steel, used for elements of undercarriages are presented in the form of dependence of elastic, flexible and total strains from destructive cycle numbers and the amplitude of symmetric cycle stresses. The test results can be used to simulation calculations of the fatigue life of construction elements.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono opracowane i wykonane stanowisko do badań zmęczeniowych przy zginaniu próbek. Stanowisko to zapewnia, oprócz badań wytrzymałości zmęczeniowej, badania degradacji struktury, właściwości lepkosprężystych oraz zmiany temperatury samowzbudnej.
EN
We present a stand designed and fabricated for the fatique investigation for sample bending. The stand ensures, investigation of fatigue strength as well as the structure degradation, the elasto-viscous properties and a change in the self-exiting temperature.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Opisano badania pełzania modeli resorów samochodowych wykonywanych z włókien szklanych i żywicy epoksydowej. Próby pełzania przeprowadzono przy zginaniu pod obciążeniem 0,2, 0,4, 0,5, 0,6 naprężeń niszczących w czasie 2 400 godz. Do opisu efektów pełzania wykorzystano prawo nieliniowej lepkosprężystości.
EN
Study of creeping of car suspension springs made of glass fibers and epoxide resin was presented. The creeping tests were carried out at bending under the load of 0.2, 0.4, 0.5 and 0.6 of the destructive strains during 2400 hours. In order to describe the creeping effects the nonlinear viscoelasticy law was used.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.