Link Between Reinforcement Geometry of Lamina and Delamination Resistance of Laminates

Piotr Czarnocki

Abstract

The purpose of this research was to determine the relationship between the delamination resistance of fabric reinforced laminates and the areal weight (AW) of reinforcing fabrics and fibre tow orientations. The laminates were reinforced with 2x2 twill fabrics of AW = 161 g/m2 and AW = 395 g/m2 . The tows making up the wefts and warps were oriented at 0°/90° (denoted +) and +45°/−45° (denoted x) relative to the delamination propagation direction. The delamination tests were carried out under Mode I and Mode II quasi static and cyclic loading conditions. These tests were complemented with impact tests. For Mode I loading, it was found that GIc was not dependent either on the AW of the fabrics nor on the tow orientations. Similar results were obtained for cyclic loading. Unlike for Mode I, for Mode II loading the highest GIIc value was found for the laminate reinforced with fabric of AW = 395 g/m2 and tow orientation “x” while the lowest one was for laminates reinforced with the same fabric but of a “+” tow orientation. Drop tests indicated that the laminates reinforced with fabrics of the higher AW had better resistance to impact induced damage.
Author Piotr Czarnocki ITLMS
Piotr Czarnocki,,
- The Institute of Aeronautics and Applied Mechanics
Journal seriesComposites, Theory and Practice, ISSN 2084-6096, e-ISSN 2299-128X
Issue year2016
Vol26
No2
Pages103-108
Publication size in sheets0.5
Keywords in Polishlaminaty, delaminacja, zmęczenie, uderzenie
Keywords in Englishlaminates, delamination, fatigue, impact
Abstract in Polish: Wygodną w zastosowaniach formą wzmocnienia, ze względu na łatwość formowania, są tkaniny. W szczególności jest to istotne, jeśli formowany wyrób ograniczają opływowe powierzchnie, o podwójnej krzywiźnie, jak ma to miejsce np. w przypadku samolotów. Celem badań było wyznaczenie zależności pomiędzy odpornością na delaminację laminatów wzmocnionych tkaninami a gramaturą tkanin oraz orientacją wiązek włókien (wątku i osnowy). Wyników takich badań w dostępnej literaturze nie znaleziono. Wzmocnienie stanowiły tkaniny Interglas 92110 i Interglas 92140 o gramaturach 161 i 395 g/m2 i splocie skośnym. Rozpatrywano dwie orientacje wiązek włókien: wiązki tworzące wątek i osnowę były zorientowane odpowiednio pod kątem 0° i 90° (oznaczenie „+”) oraz pod kątem +45° i −45° (oznaczenie „x”) w stosunku do kierunku rozwoju delaminacji. Spoiwo stanowiła żywica epoksydowa L335 utwardzana utwardzaczem H335+H340. Odporność na rozwarstwienia badano w warunkach I i II sposobu pękania, spowodowanych obciążeniami quasi statycznymi i cyklicznymi. Ze względu na brak norm do badania odporności na rozwarstwienia laminatów wzmocnionych tkaniami, w warunkach obciążeń quasistatycznych, tam gdzie było to możliwe, starano się wykorzystać normy ASTM, oryginalnie opracowane do badań laminatów zawierających wzmocnienie w postaci jednokierunkowej. Z powodu braku jakichkolwiek norm do wykonania analogicznych badań w warunkach obciążeni cyklicznych zastosowano autorską procedurę. Wykonano także próby udarnościowe laminatów o takiej samej strukturze. Wszystkie badania przeprowadzono w temperaturze pokojowej. Wyniki badań w odniesieniu do obciążeń quasi-statycznych wykazały, iż w warunkach I sposobu pękania nie ma statystycznie istotnych różnic między średnimi wartościami współczynników uwalniania energii, otrzymanych dla laminatów różniących się gramaturą tkanin ani ich orientacją. Na tej podstawie wysnuto przypuszczenie, iż zachodzący w tych warunkach proces delaminacji jest kontrolowany przez właściwości mechaniczne spoiwa. W przypadku II sposobu pękania różnice takie występowały. Najwyższą odporność na delaminacje wykazał laminat wzmocniony tkaniną o gramaturze 161 g/m2 i konfiguracji „x”, a najniższą laminat o tym samym wzmocnieniu i konfiguracji „+”. Próby zrzutu wykazały, iż większą odpornością na uszkodzenia udarowe charakteryzował się laminat wzmocniony tkaninami o większej gramaturze. Można to uzasadnić wyższą wytrzymałością na zerwanie wiązek wzmocnienia o większym przekroju, znajdujących się w tkaninach o większej gramaturze.
URL http://www.kompozyty.ptmk.net/pliczki/pliki/8_2016_t2_Czarnocki.pdf
Languageen angielski
Score (nominal)11
ScoreMinisterial score = 11.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 11.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Citation count*0
Cite
Share Share



* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back