Analiza statystyczna parametrów wytrzymałościowych w procesie zniszczenia kompozytów włóknistych z wykorzystaniem procesu Markowa (A statistical analysis of strength parameters of fibrous composites at failure using the Markov process)

Chatys, Rafał (2013) Analiza statystyczna parametrów wytrzymałościowych w procesie zniszczenia kompozytów włóknistych z wykorzystaniem procesu Markowa (A statistical analysis of strength parameters of fibrous composites at failure using the Markov process). Monografie, Studia, Rozprawy (M52). Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce.

[img]
Preview
Tekst
M52.pdf

Download (16MB) | Preview

Streszczenie

W monografii opracowano model matematyczny zmęczeniowych zmian właściwości kompozytu symetrycznego i niesymetrycznego, składającego się z tkaniny jednokierunkowej na osnowie żywicy poliestrowej i epoksydowej, wytworzonych odpowiednio metodą worka próżniowego i metodą kontaktową. Zdefiniowano podstawowe wielkości parametrów wytrzymałościowych materiałów kompozytowych (na przykładzie krzywej S-N i wytrzymałości resztkowej) z uwzględnieniem tendencji modyfikacji. Uwypuklono złożoność określenia modyfikowanych parametrów zmęczeniowych poprzez zwiększającą się liczbę stałych materiałowych, dla których w większości nie podano wskazań co do sposobu określenia oraz nie przeprowadzono też ich doświadczalnej weryfikacji dla obciążeń wielostopniowych. W monografii została podjęta próba analizy wpływu metod technologicznych formowania włóknistych materiałów kompozytowych na jakość otrzymanych laminatów, ich właściwości wytrzymałościowe. Podstawą opisu procesów zmęczeniowych (badań przygotowawczych - rozdz. 5, ze wstępną analizą parametrów technologicznych różnych metod wytwarzania WMK) była analiza statystyczna parametrów wytrzymałościowych, a w konsekwencji wypracowanie metodologii badań wytrzymałościowych uwzględniającej nie tylko wytwarzanie kompozytu, ale i dobór procesu kształtowania wymiarowego (cięcia). Analiza statystyczna określiła związek pomiędzy stanem obciążenia wiązek włókien oraz kompozytu, potwierdzając (kryterium hipotezy dla poziomu istotności α = 0,05) słuszność przyjętych hipotez o normalnym i logarytmiczno-normalnym rozkładzie wartości naprężeń normalnych dla wiązek włókien oraz próbek otrzymanych z WMK z różną bazą pomiarową (LBP) badanych kompozytów. Korzystając z zaproponowanej analizy statystycznej prześledzono zmiany wytrzymałości z uwzględnieniem zjawisk wynikających ze zmiany bazy pomiarowej próbek (efekt skali, destrukcję, rozwarstwienia). Rezultaty przeprowadzonych badań wskazują na wyższe wartości wytrzymałościowe kompozytów o osnowie polimerowej wytwarzanych metodami wtłaczania żywicy poprzez wytworzone podciśnienie w formach zamkniętych (tzw. „formowania infuzyjnego pod próżnią”, jak infuzji, L-RTM, worka próżniowego) niż metodami otwartymi (laminowanie ręczne), wskutek lepszego upakowania makrocząsteczek i utrzymania parametrów technologicznych. Powyższa weryfikacja aspektów technologicznych posłużyła do zaprezentowania nowego zestawu badań przy szacowaniu parametrów wytrzymałościowych, jak krzywej S-N i wytrzymałości resztkowej, w procesie zniszczenia kompozytu polimerowego, z wykorzystaniem procesu Markowa. Poprzez parametry rozkładu statystycznego otrzymano, na podstawie opracowanego modelu probabilistycznego, opis krzywej zmęczeniowej (trwałość) oraz kumulacji zmęczeniowych zniszczeń kompozytu. Analiza uzyskanych wyników obliczeń pokazuje, że rozważany model w miarę dobrze opisuje „niższą część” krzywej zmęczeniowej i średnią wartość wytrzymałości resztkowej (co przedstawiono dla kompozytów warstwowych wytwarzanych metodami próżniowymi). Model może być użyty do „prognozowania życia zmęczeniowego” na różnych poziomach obciążenia zmęczeniowego i do predykcji resztkowego życia zmęczeniowego po jakimś wstępnym obciążeniu zmęczeniowym. Model może być rozszerzony na przypadki asymetrii obciążeń cyklicznych, poprzez „zmiany” dowolnego cyklu, o współczynniku asymetrii R = σ min /σ max na „zastępczy”, pulsacyjny. Rzetelność modeli została sprawdzona za pomocą danych doświadczalnych. W wyniku uzyskano narzędzie do zunifikowanego i skoordynowanego opisu wytrzymałości statycznej, życia zmęczeniowego, do oceny wytrzymałości resztkowej i prognozy wytrzymałości zmęczeniowej po wstępnym obciążaniu zmęczeniowym. Nie można stwierdzić, że problem już rozwiązano, ale poprzez analizę konkretnych przykładów numerycznych pokazano, że model zasługuje na wnikliwe przestudiowanie, a rozwinięcie tego modelu może być celowe. Powyższe podejście, wykorzystując metodę statystyczną, wymaga dalszych prac weryfikacyjnych polegających na zróżnicowaniu i rozszerzeniu bazy danych (zwiększenia ilości danych eksperymentalnych) z uwzględnieniem jakości i architektury materiału i może być podstawą do budowy modelu według teorii łańcuchów Markowa dla kompozytu

Typ dokumentu: Książka
Tematyka: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
T Technology > TP Chemical technology
Dodano przez: Agnieszka T T
Date Deposited: 19 Jul 2016 10:16
Last Modified: 19 Jul 2016 10:16
URI: http://bc.tu.kielce.pl/id/eprint/93

Biblioteka Cyfrowa

Podgląd Podgląd