8416073185

3. ROLA RÓŻNYCH CZYNNIKÓW MIKROSTRUKTURALNYCH W OCENIE KOMPOZYTÓW KONSTRUKCYJNYCH

W niektórych ważnych zastosowaniach technicznych piętę Achillesową laminatów stanowi ich wrażliwość na rozciąganie w kierunku poprzecznym do włókien. Przy wzmocnieniu utworzonym z mat i tkanin, w miejscach występowania naprężeń normalnych dodatnich (tzn. rozciągających) trudno jest uniknąć sytuacji, w której niektóre pasma rovingu szklanego są rozciągane poprzecznie do osi włókien (rys. 5). Takie obciążenie powoduje stosunkowo łatwo pękanie połączenia włókien i osnowy kompozytu (rys. 6), co może być szczególnie niekorzystne dla trwałości rurociągów i chemoodpornej aparatury przemysłowej narażonej na stały kontakt z substancjami wywołującymi korozję.

Rys. 5. Poprzeczne rozciąganie warstwy kompozytu UD sytuacja najbardziej sprzyjająca powstawaniu pęknięć poprzecznych w laminatach konstrukcyjnych.

Rys. 6. Pęknięcia warstwy granicznej (tzw. debonding) w kompozycie poliestrowo-szklanym. Średnica widocznych włókien szklanych wynosi około 10 pm.

Pojedyncze rozproszone pęknięcia podobne do pokazanych na rys. 6 z reguły nie wywołują skutków w postaci widocznych zaburzeń przebiegu wykresu rozciągania lub zginania próbek. Dopiero kumulacja rozproszonych mikropęknięć, prowadząca do powstawania pęknięć naruszających grubość poszczególnych warstw kompozytu (około 0,1-1,0 mm w kierunku grubości próbki lub elementu konstrukcyjnego) może uwidocznić się na wykresie obciążania w postaci zmiany jego pochylenia lub uskoku (rys. 7). Jeżeli takie zaburzenie liniowości pojawi się na wykresie, to odpowiadającą jemu wartość naprężenia traktuje się jako początek powstawania nieodwracalnych uszkodzeń materiału. W przypadku laminatów o złożonej różnowarstwowej strukturze często mówi się o pęknięciu pierwszej warstwy, określanym jako osiągnięcie w materiale tzw. stanu FPF (First Ply Failure).

7