Politechnika Białostocka

Wydział Mechaniczny

Laboratorium z przedmiotu:

MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE

Temat ćwiczenia: Badanie właściwości materiałów kompozytowych .

Prowadzący ćwiczenia: mgr inż. B. Dąbrowski

Grupa laboratoryjna: 10

Świerżewski Daniel

Data wykonania ćwiczenia: 13.12.2005 r.

1. Cel i zakres ćwiczenia laboratoryjnego.

Celem ćwiczenia jest badanie właściwości wytrzymałościowych materiałów kompozytowych.

Zakres ćwiczenia obejmuje

• Wykonanie próby zrywania badanego kompozytu na maszynie wytrzymałościowej.

• Wyznaczenie modułu sprężystości.

• Granicę wytrzymałości na rozciąganie.

2. Opis stanowiska badawczego.

Badania wykonane są na maszynie wytrzymałościowej „ INSTRON ” typ TSMSM seria AO 706 zgodnie z zaleceniami normy PN81/C-89034

- zakres siły: 0 - 500 kg

- prędkość belki : 5mm/min

- prędkość przesówu

3. Przebieg realizacji eksperymentu.

Badanie próbki wykonane są z kompozytu na osnowie żywicy Epidian 53 z rowingiem z włókna węglowego i maty szklanej.

Próbka nr 1 z rowingiem z włókna węglowego

Próbka nr 2 z rowingiem z maty szklanej

Próbka nr 3 z rowingiem z tkaniną hybrydową

4. Zestawienie i analiza wyników badań.

I Próbka

Włókna są ułożone równolegle do długości próbki

- Pole przekroju w miejscu przewężenia 1,5 x 5,4 mm

- długość 23,4 mm

Wartości pomiarowe odczytane z wykresu

∆F = 2500 N

∆l = 0,36 mm

Obliczenia:

∆l _0,2 = 0,002 * 23,4 = 0,0468 mm

Fe_0,2 = 2750 N

Re = Fe_0,2 / S = 2750 / 1,5 * 5,4 = 0,3395 GPa

E = ∆F * L / ∆l * S = 2500 * 23,4 / 0,36 * 8,1 = 0,0200617 MPa

∆L = ∆F / E * S = 2500 / 20061,7 * 8,1 = 0,1538 mm

II Próbka

Włókna są ułożone prostopadle do długości próbki

- Pole przekroju w miejscu przewężenia 5,5 x 8,2 mm

- długość 23,6 mm

Wartości pomiarowe odczytane z wykresu

∆F = 950 N

∆l = 0,12 mm

Obliczenia:

∆l _0,2 = 0,002 * 23,6 = 0,0472 mm

Fe_0,2 = 277,5 N

Re = Fe_0,2 / S = 277,5 / 5,5 * 8,2 = 0,00615 GPa

E = ∆F * L / ∆l * S = 950 * 23,6 / 0,12 * 45,1 = 0,00415185 MPa

∆L = ∆F / E * S = 950 / 4151,85 * 45,1 = 0,005 mm

5. Wnioski.

Wytrzymałość włókna zależy od jego średnicy oraz długości. Włókna cechuje duża wytrzymałość na rozciąganie i znaczna elastyczność umożliwiająca zginanie pod dużym kontem. Gwałtowne zmniejszenie wytrzymałości może nastąpić w przypadku występowania defektów powierzchniowych takich jak rysy, pęknięcia, nieregularność kształtów, itp.. Wraz ze wzrostem powierzchni wzrasta możliwość uszkodzenia, a tym samym maleje wytrzymałość.

Duże obciążenie może doprowadzić do pęknięć pojedynczych włókien z wadami powierzchni. Przypadkowe rozmieszczenie wad zabezpiecza przed pęknięciem wszystkich włókien w jednym przekroju. Plastyczne odkształcenia osnowy ogranicza

rozprzestrzenianie się pęknięcia pojedynczego włókna na cały materiał. Włókna znajdujące się w pobliżu pęknięcia nie będą przenosiły pełnego obciążenia. Zostanie ono za pośrednictwem osnowy przeniesione na pozostałe włókna.

---