Name: Pomiar właściwości mechanicznych polimerowych laminatów kompozytowych wzmocnionych włóknem szklanym otrzymanych w różnych procesach produkcyjnych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-30T14:40:00.000+00:00
Duration: 9 min 54 s
Description: Poznaj metodę wet hand lay-up/vacuum bag do produkcji laminatów kompozytowych wzmocnionych włóknem szklanym. Dowiedz się, jak kontrola procesu i dodatek nanocząstek poprawiają wytrzymałość mechaniczną i powtarzalność wyników.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy chcieliby podziękować grantom z Narodowego Programu Kluczowych Badań i Rozwoju Chin (nr 2022YFB3706503) oraz Programowi Stabilnego Planu Wsparcia Funduszu Nauk Przyrodniczych Shenzhen (nr 20220815133826001).

1. Przygotowanie materiałów
<ol>
	<li>Za pomocą nożyczek wytnij osiem kawałków tkanej tkaniny z włókna szklanego o wymiarach 300 mm x 300 mm. Przed cięciem zabezpiecz krawędź taśmą, aby zapobiec odrypaniu się włókien. 
	UWAGA: Podczas cięcia tkaniny należy nosić maskę i rękawice, aby uniknąć nakłucia palców oraz wdychania włókien. Oprócz tkanej tkaniny z włókna szklanego można stosować tkaniny jednokierunkowe oraz inne rodzaje włókien, takie jak włókno węglowe i aramidowe.</li>
	<li>Odważ 260 g żywicy epoksydowej i 78 g utwardzacza, zachowując stosunek masowy 10:3. 
	​UWAGA: Zalecany stosunek tkaniny do systemu żywicznego to 360 g systemu żywicy epoksydowej na metr kwadratowy pojedynczej warstwy tkaniny.</li>
</ol>
2. Proces wytwarzania
UWAGA: Rysunek 1 przedstawia schemat wykonania laminatu kompozytowego w procesie laminowania ręcznego, który został opisany w sekcji 2.
<ol>
	<li>WLVB
	<ol>
		<li>Umieść tkaninę w piekarniku w temperaturze 60 °C na 8 h.</li>
		<li>Naklej folię izolacyjną na arkusz akrylowy, aby zapobiec przywieraniu żywicy.</li>
		<li>Umieść formę na obszarze układania.</li>
		<li>Mieszaj powoli żywicę i utwardzacz przez 5 min, a następnie umieść mieszaninę w komorze próżniowej w celu usunięcia pęcherzyków powietrza.</li>
		<li>Ułóż nieporowatą folię rozdzielającą na formie i przymocuj ją taśmą wokół krawędzi.</li>
		<li>Ułóż jedną warstwę tkaniny zrywalnej (peel ply) na nieporowatej folii rozdzielającej.</li>
		<li>Wlej żywicę epoksydową i za pomocą szpachelki rozprowadź żywicę równomiernie po całej folii.</li>
		<li>Ułóż pierwszą warstwę tkaniny z włókien, przejedź wałkiem gładkim, aby upewnić się, że żywica w pełni infiltruje tkaninę, a pęcherzyki powietrza zostały usunięte, a następnie wlej żywicę i równomiernie rozprowadź ją szpachelką.</li>
		<li>Powtarzaj kroki 2.1.7 i 2.1.8, aż do wykorzystania całej tkaniny.</li>
		<li>Ułóż jedną warstwę tkaniny zrywalnej na tkaninie i ręcznie usuń pęcherzyki powietrza.</li>
		<li>Ułóż kolejno jedną perforowaną folię rozdzielającą i jedną tkaninę odprowadzkową (breather fabric).</li>
		<li>Umieść kanał ssący i podkładkę przepuszczalną po jednej stronie.</li>
		<li>Przyklej pierścień z taśmy odpornej na wysoką temperaturę z arkuszem akrylowym na zewnątrz formy i przymocuj wokół taśmą worek próżniowy, aby utworzyć zamkniętą przestrzeń.</li>
		<li>Włącz pompę próżniową, aby zastosować ciśnienie 1 bar przez 10 h w temperaturze pokojowej. Następnie wyłącz pompę próżniową i pozostaw układ w spokoju na 14 h.</li>
		<li>Umieść laminaty w piekarniku w temperaturze 80 °C na 16 h do całkowitego utwardzenia.</li>
		<li>Zmierz ułamkową zawartość włókien, korzystając z równań (1-3)38,39. 
		<img alt="Równanie obliczania masy włókien; \(m_{fiber}= n \rho_{fiber} A_{fiber}\); ilustracja wzoru." src="/files/ftp_upload/65376/65376eq01.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 1">    (1) 
		<img alt="Wzór na ułamkową zawartość objętościową matrycy epoksydowej w materiałach kompozytowych, pokazujący równanie: v_epoxy=(m_total-m_fiber)/ρ_epoxy." src="/files/ftp_upload/65376/65376eq02.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 2">    (2) 
		<img alt="Wzór na ułamkową zawartość objętościową włókien \(V_{\text{fiber}} = \frac{v_{\text{total}} - v_{\text{epoxy}}}{v_{\text{total}}}\) równanie." src="/files/ftp_upload/65376/65376eq03.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 3">    (3) 
		n to liczba warstw laminatu, ρfiber to gęstość powierzchniowa tkaniny z włókien podana przez producenta, Afiber to powierzchnia laminatu, mfiber to masa tkaniny z włókien, mtotal to masa laminatu, ρepoxy  to gęstość żywicy epoksydowej, vepoxy i vtotal  to odpowiednio objętości żywicy epoksydowej i laminatu, a wynik jest ułamkową zawartością objętościową włókien.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>WL
	<ol>
		<li>Umieść tkaninę w piekarniku w temperaturze 60 °C na 8 h.</li>
		<li>Mieszaj powoli żywicę i utwardzacz przez 5 min, a następnie umieść mieszaninę w komorze próżniowej w celu usunięcia pęcherzyków powietrza.</li>
		<li>Ułóż nieporowatą folię rozdzielającą na formie i przymocuj ją taśmą wokół krawędzi.</li>
		<li>Ułóż jedną warstwę tkaniny zrywalnej (peel ply) na nieporowatej folii rozdzielającej.</li>
		<li>Wlej żywicę epoksydową i za pomocą szpachelki rozprowadź żywicę równomiernie po całej folii.</li>
		<li>Ułóż pierwszą warstwę tkaniny z włókien, przejedź wałkiem gładkim, aby upewnić się, że żywica w pełni infiltruje tkaninę, a pęcherzyki powietrza zostały usunięte, a następnie wlej żywicę i równomiernie rozprowadź ją szpachelką.</li>
		<li>Powtarzaj kroki 2.2.5 i 2.2.6, aż do wykorzystania całej tkaniny.</li>
		<li>Ułóż jedną warstwę tkaniny zrywalnej na tkaninie i ręcznie usuń pęcherzyki powietrza.</li>
		<li>Ułóż kolejno jedną perforowaną folię rozdzielającą, jedną tkaninę odprowadzkową (breather fabric) i jedną nieporowatą folię rozdzielającą.</li>
		<li>Umieść na górze płytę aluminiową o takim samym rozmiarze jak tkanina z włókien.</li>
		<li>Pozostaw układ w spokoju w temperaturze pokojowej przez 14 h.</li>
		<li>Umieść laminaty w piekarniku w temperaturze 80 °C na 16 h do całkowitego utwardzenia.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Charakterystyka właściwości udarności
UWAGA: Istnieje wiele metod badania udarności laminatów kompozytowych. W warunkach uderzeń o niskiej prędkości powszechnie stosowaną metodą jest test uderzenia ciężarkiem spadającym, natomiast w warunkach uderzeń o wysokiej lub bardzo wysokiej prędkości często stosuje się metodę uderzenia pociskiem. W niniejszym badaniu zastosowano test uderzenia ciężarkiem spadającym. Urządzenie przedstawiono na Rysunku 2.
<ol>
	<li>Za pomocą precyzyjnej maszyny tnącej przygotować zestaw próbek z GFRP o wymiarach 150 mm x 100 mm do badania udarności zgodnie z normą ASTM D7136.</li>
	<li>Zmierzyć masę i wymiary każdej próbki.</li>
	<li>Ustalić położenie próbek, stosując gwoździe pozycjonujące w ich centrach, aby zapewnić kontakt uderzacza z próbką podczas każdego testu.</li>
	<li>Zamocować próbkę w uchwycie wspierającym do badania udarności za pomocą czterech gumowych końcówek.</li>
	<li>Przeprowadzić badanie udarności przy użyciu wieży z ciężarkiem spadającym na poziomie energii 10 J. Włączyć maszynę do testów młotkiem spadającym i kliknąć Connect, aby połączyć sterownik z mechanizmem spustowym, a następnie kliknąć Home | Before test. Ustawić energię uderzenia na 10 J oraz masę dodatkową na 2 kg. Wprowadzić wartość grubości pomiarowej (2,1 mm dla próbek WLVB i 2,5 mm dla próbek WL) w celu określenia wysokości uderzacza, a następnie kliknąć Start, aby rozpocząć eksperyment.</li>
	<li>Zarejestrować dane odpowiedzi na uderzenie, w tym siłę, ugięcie i przebieg energii.</li>
	<li>Wyjąć próbkę. Udokumentować morfologię próbki po uderzeniu.</li>
	<li>Powtórzyć badanie udarności pięciokrotnie w celu zapewnienia powtarzalności wyników.</li>
	<li>Obliczyć i porównać dane uzyskane z próbek.</li>
</ol>
4. Charakterystyka właściwości rozciągania
<ol>
	<li>Wytnij z laminatów zestaw próbek o wymiarach 250 mm x 25 mm do badania rozciągania, zgodnie z normą ASTM D3039, używając precyzyjnej maszyny tnącej z przecinakiem diamentowym.</li>
	<li>Zmierz wymiary każdej próbki za pomocą suwmiarki.</li>
	<li>Użyj kleju epoksydowego, aby przykleić cztery aluminiowe zakładki o wymiarach 50 mm x 25 mm x 2 mm na obu końcach próbki, aby uniknąć koncentracji naprężeń.</li>
	<li>Nanieś natryskowo cienką warstwę białej farby na przednią stronę próbki, a następnie nanieś czarne kropki.</li>
	<li>Umieść próbkę w centrum uchwytów maszyny do badań rozciągania i skonfiguruj system akwizycji obrazu, jak pokazano na Rysunku 3.</li>
	<li>Aby zapewnić dokładność danych o odkształceniu, zmień położenie próbki tak, aby znajdowała się w środku obszaru filmowania kamery i w pozycji pionowej. Dodatkowo dostosuj ogniskową kamery oraz czas ekspozycji, aby upewnić się, że kropki na próbce są wyraźnie zarejestrowane.</li>
	<li>Wykonaj badanie rozciągania. Kliknij CONFIGURE TEST. Ustaw test speed na 0.5 mm/min. Kliknij Specimen data. Wprowadź zmierzoną szerokość i grubość próbek. Kliknij Start, a następnie kliknij Accept current position. Zarejestruj dane obciążenia w funkcji czasu.</li>
	<li>Wyjmij próbkę. Udokumentuj morfologię próbki po badaniu rozciągania.</li>
	<li>Powtórz badanie rozciągania pięć razy, aby zapewnić powtarzalność wyników.</li>
	<li>Użyj oprogramowania do cyfrowej korelacji obrazów (DIC), aby zmierzyć nominalne odkształcenie próbki podczas badania rozciągania.</li>
	<li>Kliknij Length Scale Image, aby skalibrować długość pikseli, kliknij Reference Image i wybierz pierwszy obraz jako obraz referencyjny. Kliknij Deformed Image i wybierz pozostałe obrazy jako obrazy odkształcone. Kliknij Drawing Tools | Select rectangle, aby zaznaczyć obszar pomiarowy. Kliknij Extensometer i ustaw długość ekstensometru na 100 mm, a następnie kliknij Processing | Start Correlation.</li>
	<li>Podziel obciążenie przez pole przekroju poprzecznego, aby uzyskać naprężenie nominalne.</li>
	<li>Połącz nominalne odkształcenie z pomiaru DIC oraz nominalne naprężenie z maszyny do badań rozciągania.</li>
	<li>Przyjmij nachylenie odcinka liniowego krzywej odkształcenie-naprężenie jako moduł sprężystości. Przyjmij wartość szczytową krzywej siła rozciągania-czas jako wytrzymałość.</li>
	<li>Porównaj moduł sprężystości i wytrzymałość próbek.</li>
</ol>

Fabrication and Mechanical Property Assessment of Fiber Composite Laminates

<ol><li>Ramesh, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flax+%28Linum+usitatissimum+L.%29+fibre+reinforced+polymer+composite+materials%3A+A+review+on+preparation%2C+properties+and+prospects%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Materials+Science%22%5BJournal%5D)">Flax (Linum usitatissimum L.) fibre reinforced polymer composite materials: A review on preparation, properties and prospects.</a> Progress in Materials Science. 102, 109-166 (2019).</li>
<li>Singh, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimum+design+based+on+fabricated+natural+fiber+reinforced+automotive+brake+friction+composites+using+hybrid+CRITIC-MEW+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Materials+Research+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Optimum design based on fabricated natural fiber reinforced automotive brake friction composites using hybrid CRITIC-MEW approach.</a> Journal of Materials Research and Technology. 14, 81-92 (2021).</li>
<li>Li, Z. -J., Dai, H. -L., Liu, Z. -G., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-CT+based+parametric+modeling+and+damage+analysis+of+three-dimensional+rotary-five-directional+braided+composites+under+tensile+load%5BTitle%5D)+AND+%22Composite+Structures%22%5BJournal%5D)">Micro-CT based parametric modeling and damage analysis of three-dimensional rotary-five-directional braided composites under tensile load.</a> Composite Structures. 309, 116734(2023).</li>
<li>Rodríguez-García, V., de Villoria, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+manufacturing+of+bio-inspired+carbon-fibre+reinforced+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Part+B%3A+Engineering%22%5BJournal%5D)">Automated manufacturing of bio-inspired carbon-fibre reinforced polymers.</a> Composites Part B: Engineering. 215, 108795(2021).</li>
<li>Atas, C., Akgun, Y., Dagdelen, O., Icten, B. M., Sarikanat, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+experimental+investigation+on+the+low+velocity+impact+response+of+composite+plates+repaired+by+VARIM+and+hand+lay-up+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Composite+Structures%22%5BJournal%5D)">An experimental investigation on the low velocity impact response of composite plates repaired by VARIM and hand lay-up processes.</a> Composite Structures. 93 (3), 1178-1186 (2011).</li>
<li>Found, M. S., Friend, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+CFRP+panels+with+scarf+repair+patches%5BTitle%5D)+AND+%22Composite+Structures%22%5BJournal%5D)">Evaluation of CFRP panels with scarf repair patches.</a> Composite Structures. 32 (1-4), 115-122 (1995).</li>
<li>Das, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Urologic+laparoscopy%3A+The+future+is+now%5BTitle%5D)+AND+%22The+Urologic+Clinics+of+North+America%22%5BJournal%5D)">Urologic laparoscopy: The future is now.</a> The Urologic Clinics of North America. 28 (1), 1-3 (2001).</li>
<li>Zhang, J., Chaisombat, K., He, S., Wang, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hybrid+composite+laminates+reinforced+with+glass%2Fcarbon+woven+fabrics+for+lightweight+load+bearing+structures%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+%26+Design+%281980-2015%29%22%5BJournal%5D)">Hybrid composite laminates reinforced with glass/carbon woven fabrics for lightweight load bearing structures.</a> Materials & Design (1980-2015). 36, 75-80 (2012).</li>
<li>Caltagirone, P. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Substitution+of+virgin+carbon+fiber+with+low-cost+recycled+fiber+in+automotive+grade+injection+molding+polyamide+66+for+equivalent+composite+mechanical+performance+with+improved+sustainability%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Part+B%3A+Engineering%22%5BJournal%5D)">Substitution of virgin carbon fiber with low-cost recycled fiber in automotive grade injection molding polyamide 66 for equivalent composite mechanical performance with improved sustainability.</a> Composites Part B: Engineering. 221, 109007(2021).</li>
<li>Kini, M. V., Pai, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+ageing+effect+on+static+and+dynamic+mechanical+properties+of+fibre+reinforced+polymer+composites+under+marine+environment-+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Today%3A+Proceedings%22%5BJournal%5D)">The ageing effect on static and dynamic mechanical properties of fibre reinforced polymer composites under marine environment- a review.</a> Materials Today: Proceedings. 52, 689-696 (2022).</li>
<li>Kolat, K., Neşer, G., Özes, Ç <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+sea+water+exposure+on+the+interfacial+fracture+of+some+sandwich+systems+in+marine+use%5BTitle%5D)+AND+%22Composite+Structures%22%5BJournal%5D)">The effect of sea water exposure on the interfacial fracture of some sandwich systems in marine use.</a> Composite Structures. 78 (1), 11-17 (2007).</li>
<li>Kretsis, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+of+the+tensile%2C+compressive%2C+flexural+and+shear+properties+of+hybrid+fibre-reinforced+plastics%5BTitle%5D)+AND+%22Composites%22%5BJournal%5D)">A review of the tensile, compressive, flexural and shear properties of hybrid fibre-reinforced plastics.</a> Composites. 18 (1), 13-23 (1987).</li>
<li>Kim, J. -H., Shin, P. -S., Kwon, D. -J., DeVries, K. L., Park, J. -M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+interfacial%2C+dispersion%2C+and+thermal+properties+of+carbon+Fiber%2FABC+added+epoxy+composites+manufactured+by+VARTM+and+RFI+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Part+A%3A+Applied+Science+and+Manufacturing%22%5BJournal%5D)">Evaluation of interfacial, dispersion, and thermal properties of carbon Fiber/ABC added epoxy composites manufactured by VARTM and RFI methods.</a> Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 151, 106660(2021).</li>
<li>Vargas-Rojas, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Prescriptive+comprehensive+approach+for+the+engineering+of+products+made+with+composites+centered+on+the+manufacturing+process+and+structured+design+methods%3A+Review+study+performed+on+filament+winding%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Part+B%3A+Engineering%22%5BJournal%5D)">Prescriptive comprehensive approach for the engineering of products made with composites centered on the manufacturing process and structured design methods: Review study performed on filament winding.</a> Composites Part B: Engineering. 243, 110093(2022).</li>
<li>Pishvar, M., Amirkhosravri, M., Altan, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnet+assisted+composite+manufacturing%3A+a+flexible+new+technique+for+achieving+high+consolidation+pressure+in+vacuum+bag%2Flay-up+processes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Magnet assisted composite manufacturing: a flexible new technique for achieving high consolidation pressure in vacuum bag/lay-up processes.</a> Journal of Visualized Experiments. (135), e57254(2018).</li>
<li>Lee, D., Lee, D. G., Lim, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+implementation+of+a+new+composite+fabrication+method%3A+exposing+bare+fibers+on+the+composite+surface+by+the+soft+layer+method%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Experimental implementation of a new composite fabrication method: exposing bare fibers on the composite surface by the soft layer method.</a> Journal of Visualized Experiments. (128), e55815(2017).</li>
<li>Frey, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+design+of+wood-based+high-performance+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Fabrication and design of wood-based high-performance composites.</a> Journal of Visualized Experiments. (153), e60327(2019).</li>
<li>Li, P. C., Zhang, X. M., Xie, W. F., Hoa, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operation+of+the+collaborative+composite+manufacturing+%28CCM%29+system%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Operation of the collaborative composite manufacturing (CCM) system.</a> Journal of Visualized Experiments. (152), e59969(2019).</li>
<li>Taheri-Behrooz, F., Esmkhani, M., Yaghoobi-Chatroodi, A., Ghoreishi, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Out-of-plane+shear+properties+of+glass%2Fepoxy+composites+enhanced+with+carbon-nanofibers%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Testing%22%5BJournal%5D)">Out-of-plane shear properties of glass/epoxy composites enhanced with carbon-nanofibers.</a> Polymer Testing. 55, 278-286 (2016).</li>
<li>Taheri-Behrooz, F., Bakhshan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characteristic+length+determination+of+notched+woven+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Composite+Materials%22%5BJournal%5D)">Characteristic length determination of notched woven composites.</a> Advanced Composite Materials. 27 (1), 67-83 (2018).</li>
<li>Uzay, C., Cetin, A., Geren, N., Bayramoglu, M., Tutuncu, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Predicting+the+tensile+stiffness+and+strength+properties+of+plain+woven+carbon+fiber%2Fepoxy+laminates%3A+a+practical+analytical+approach+and+experimental+validations%5BTitle%5D)+AND+%22Mechanics+of+Advanced+Materials+and+Structures%22%5BJournal%5D)">Predicting the tensile stiffness and strength properties of plain woven carbon fiber/epoxy laminates: a practical analytical approach and experimental validations.</a> Mechanics of Advanced Materials and Structures. , (2020).</li>
<li>Cetin, A., Uzay, C., Geren, N., Bayramoglu, M., Tutuncu, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+practical+approach+to+predict+the+flexural+properties+of+woven+plain+carbon+fiber%2Fepoxy+laminates%5BTitle%5D)+AND+%22Mechanics+of+Advanced+Materials+and+Structures%22%5BJournal%5D)">A practical approach to predict the flexural properties of woven plain carbon fiber/epoxy laminates.</a> Mechanics of Advanced Materials and Structures. 30 (9), 1801-1811 (2023).</li>
<li>Villegas, I. F., Palardy, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasonic+welding+of+thermoplastic+composite+coupons+for+mechanical+characterization+of+welded+joints+through+single+lap+shear+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Ultrasonic welding of thermoplastic composite coupons for mechanical characterization of welded joints through single lap shear testing.</a> Journal of Visualized Experiments. (108), e53592(2016).</li>
<li>Zhang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energy+dissipation+mechanism+of+fiber+metal+laminate+under+low-velocity+impact%5BTitle%5D)+AND+%22Thin-Walled+Structures%22%5BJournal%5D)">Energy dissipation mechanism of fiber metal laminate under low-velocity impact.</a> Thin-Walled Structures. 183, 110355(2023).</li>
<li>Fakhreddini-Najafabadi, S., Torabi, M., Taheri-Behrooz, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+experimental+investigation+on+the+low-velocity+impact+performance+of+the+CFRP+filled+with+nanoclay%5BTitle%5D)+AND+%22Aerospace+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">An experimental investigation on the low-velocity impact performance of the CFRP filled with nanoclay.</a> Aerospace Science and Technology. 116, 106858(2021).</li>
<li>Taheri-Behrooz, F., Shokrieh, M. M., Yahyapour, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+stacking+sequence+on+failure+mode+of+fiber+metal+laminates+under+low-velocity+impact%5BTitle%5D)+AND+%22Iranian+Polymer+Journal%22%5BJournal%5D)">Effect of stacking sequence on failure mode of fiber metal laminates under low-velocity impact.</a> Iranian Polymer Journal. 23 (2), 147-152 (2014).</li>
<li>Zhang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rate+dependent+behaviors+of+nickel-based+microcapsules%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">Rate dependent behaviors of nickel-based microcapsules.</a> Applied Physics Letters. 112 (22), 221905(2018).</li>
<li>Li, X., Xu, R., Zhang, X., Zhang, H., Yang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inner+blast+response+of+fiber+reinforced+aluminum+tubes%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Impact+Engineering%22%5BJournal%5D)">Inner blast response of fiber reinforced aluminum tubes.</a> International Journal of Impact Engineering. 172, 104416(2023).</li>
<li>Zhang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimization+of+shear+thickening+fluid+encapsulation+technique+and+dynamic+response+of+encapsulated+capsules+and+polymeric+composite%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Optimization of shear thickening fluid encapsulation technique and dynamic response of encapsulated capsules and polymeric composite.</a> Composites Science and Technology. 170, 165-173 (2019).</li>
<li>Wang, P. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energy+absorption+mechanisms+of+modified+double-aluminum+layers+under+low-velocity+impact%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Applied+Mechanics%22%5BJournal%5D)">Energy absorption mechanisms of modified double-aluminum layers under low-velocity impact.</a> International Journal of Applied Mechanics. 7 (6), 1550086(2015).</li>
<li>Dickson, A. N., Barry, J. N., McDonnell, K. A., Dowling, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+continuous+carbon%2C+glass+and+Kevlar+fibre+reinforced+polymer+composites+using+additive+manufacturing%5BTitle%5D)+AND+%22Additive+Manufacturing%22%5BJournal%5D)">Fabrication of continuous carbon, glass and Kevlar fibre reinforced polymer composites using additive manufacturing.</a> Additive Manufacturing. 16, 146-152 (2017).</li>
<li>Saeed, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+continuous+carbon+fibre+reinforced+3D+printed+polymer+composites+with+varying+fibre+volume+fractions%5BTitle%5D)+AND+%22Composite+Structures%22%5BJournal%5D)">Characterization of continuous carbon fibre reinforced 3D printed polymer composites with varying fibre volume fractions.</a> Composite Structures. 282, 115033(2022).</li>
<li>Uzay, Ç, Çetin, A., Geren, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physical+and+mechanical+properties+of+laminar+composites+depending+on+the+production+methods%3A+an+experimental+investigation%5BTitle%5D)+AND+%22S%C4%81dhan%C4%81%22%5BJournal%5D)">Physical and mechanical properties of laminar composites depending on the production methods: an experimental investigation.</a> Sādhanā. 47 (4), 262(2022).</li>
<li>Mehdikhani, M., Gorbatikh, L., Verpoest, I., Lomov, S. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Voids+in+fiber-reinforced+polymer+composites%3A+A+review+on+their+formation%2C+characteristics%2C+and+effects+on+mechanical+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Composite+Materials%22%5BJournal%5D)">Voids in fiber-reinforced polymer composites: A review on their formation, characteristics, and effects on mechanical performance.</a> Journal of Composite Materials. 53 (12), 1579-1669 (2019).</li>
<li>Zhu, H., Wu, B., Zhang, D., Li, D., Chen, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+void+on+the+interlaminar+shear+fatigue+of+carbon+fiber%2Fepoxy+composite+laminates%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Materiae+Compositae+Sinica%22%5BJournal%5D)">Effect of void on the interlaminar shear fatigue of carbon fiber/epoxy composite laminates.</a> Acta Materiae Compositae Sinica. 27 (6), 32-37 (2010).</li>
<li>Scott, A. E., Sinclair, I., Spearing, S. M., Mavrogordato, M. N., Hepples, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+voids+on+damage+mechanisms+in+carbon%2Fepoxy+composites+determined+via+high+resolution+computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Influence of voids on damage mechanisms in carbon/epoxy composites determined via high resolution computed tomography.</a> Composites Science and Technology. 90, 147-153 (2014).</li>
<li>Abraham, D., Matthews, S., McIlhagger, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+physical+properties+of+glass+fibre+epoxy+composites+produced+by+wet+lay-up+with+autoclave+consolidation+and+resin+transfer+moulding%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Part+A%3A+Applied+Science+and+Manufacturing%22%5BJournal%5D)">A comparison of physical properties of glass fibre epoxy composites produced by wet lay-up with autoclave consolidation and resin transfer moulding.</a> Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 29 (7), 795-801 (1998).</li>
<li>Li, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+through-thickness+permeability+and+the+capillary+effect+in+vacuum+assisted+liquid+molding+process%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Science+and+Technology%22%5BJournal%5D)">Evaluation of through-thickness permeability and the capillary effect in vacuum assisted liquid molding process.</a> Composites Science and Technology. 72 (8), 873-878 (2012).</li>
<li>Bortz, D. R., Merino, C., Martin-Gullon, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+characterization+of+hierarchical+carbon+fiber%2Fnanofiber+composite+laminates%5BTitle%5D)+AND+%22Composites+Part+A%3A+Applied+Science+and+Manufacturing%22%5BJournal%5D)">Mechanical characterization of hierarchical carbon fiber/nanofiber composite laminates.</a> Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 42 (11), 1584-1591 (2011).</li>
<li>Taheri-Behrooz, F., Moghaddam, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nonlinear+numerical+analysis+of+the+V-notched+rail+shear+test+specimen%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer+Testing%22%5BJournal%5D)">Nonlinear numerical analysis of the V-notched rail shear test specimen.</a> Polymer Testing. 65, 44-53 (2018).</li>
</ol>

Autorzy nie pozostają w konflikcie interesów.

W tym artykule skupiono się na dwóch różnych procesach wytwarzania metody ręcznego układania przy niskich kosztach. W związku z tym wybrano dwa procesy produkcyjne, które mają zostać dokładnie opisane w tym artykule, które są prostsze, łatwiejsze do opanowania, niższe koszty inwestycyjne i odpowiednie do produkcji z modyfikacją materiału w laboratoriach i małych fabrykach. Podczas utwardzania laminatów wysokie ciśnienie konsolidacji odgrywa ważną rolę w produkcji laminatów o wysokiej jakości. Przyjęcie tradycyjnego proce...

Kompozyt polimerowy wzmocniony włóknem (FRP) to rodzaj materiału o wysokiej wytrzymałości, wytwarzanego przez zmieszanie wzmocnienia włóknem i matryc polimerowych1,2,3. Jest szeroko stosowany w przemyśle lotniczym4,5,6, construction7,8, automotive9 i more10,11 ze względu na niską gęstość, wysoką sztywność i wytrzymałość właściwą, właściwości zmęczeniowe i doskonałą odporność na korozję. Typowe włókna syntetyczne to włókna węglowe, włókna szklane i włókna aramidowe12. Do badań w tym artykule wybrano włókno szklane. W porównaniu z tradycyjną stalą, laminaty kompozytowe wzmocnione włóknem szklanym (GFRP) są lżejsze, mają mniej niż jedną trzecią gęstości, ale mogą osiągnąć wyższą wytrzymałość właściwą niż stal.
Proces przygotowania FRP obejmuje formowanie transferowe żywicy wspomagane próżniowo (VARTM)13, nawijanie włókien (FW)14, oraz formowanie prepregów, a także wiele innych zaawansowanych procesów produkcyjnych15,16,17,18. W porównaniu z innymi procesami przygotowania, proces mokrego ręcznego układania/worka próżniowego (WLVB) ma kilka zalet, w tym proste wymagania sprzętowe i nieskomplikowaną technologię procesową, a produkty nie są ograniczone rozmiarem i kształtem. Proces ten ma wysoki stopień swobody i można go zintegrować z metalem, drewnem, tworzywem sztucznym lub pianką.
Zasada procesu WLVB polega na zastosowaniu większego ciśnienia formowania przez worki próżniowe w celu poprawy właściwości mechanicznych przygotowanych laminatów; technologia produkcji tego procesu jest łatwa do opanowania, co czyni go ekonomicznym i prostym procesem przygotowania materiału kompozytowego. Proces ten jest całkowicie ręczny i duży wpływ na niego mają umiejętności personelu przygotowawczego. W związku z tym produkty są podatne na wady, takie jak puste przestrzenie i nierówna grubość, co prowadzi do niestabilnych właściwości i właściwości mechanicznych laminatu. W związku z tym konieczne jest szczegółowe opisanie procesu WLVB, dokładna kontrola etapów i ilościowe określenie proporcji materiału, w celu uzyskania wysokiej stabilności właściwości mechanicznych laminatów.
Większość badaczy przestudiowała quasi-static19,20,21,22,23 i dynamiczne zachowanie24,25,26,27,28, a także Właściwość Modification29,30 materiałów kompozytowych. Stosunek ułamka objętościowego włókna do matrycy odgrywa kluczową rolę we właściwościach mechanicznych laminatu FRP. W odpowiednim zakresie większa frakcja objętościowa włókna może poprawić wytrzymałość i sztywność laminatu FRP. Andrew et al.31 badali wpływ frakcji objętościowej włókien na właściwości mechaniczne próbek przygotowanych w procesie modelowania przyrostowego metodą topnienia topionego (FDM). Wyniki wykazały, że gdy frakcja objętościowa włókna wynosiła 22,5%, sprawność wytrzymałości na rozciąganie osiągnęła maksimum, a nieznaczną poprawę wytrzymałości zaobserwowano, gdy frakcja objętościowa włókna osiągnęła 33%. Khalid et al.32 badali właściwości mechaniczne ciągłych kompozytów drukowanych w 3D wzmocnionych włóknem węglowym (CF) o różnych frakcjach objętościowych włókien, a wyniki wykazały, że zarówno wytrzymałość na rozciąganie, jak i sztywność uległy poprawie wraz ze wzrostem zawartości włókien. Uzay et al.33 badali wpływ trzech metod wytwarzania - ręcznego układania, formowania tłocznego i pakowania próżniowego - na właściwości mechaniczne polimeru wzmocnionego włóknem węglowym (CFRP). Zmierzono udział objętościowy włókien i puste przestrzenie laminatów, przeprowadzono próby rozciągania i zginania. Eksperymenty wykazały, że im wyższa frakcja objętościowa włókna, tym lepsze właściwości mechaniczne.
Puste przestrzenie są jedną z najczęstszych wad laminatu FRP. Pustki wpływają na pogorszenie właściwości mechanicznych materiałów kompozytowych, takich jak wytrzymałość, sztywność i odporność na zmęczenie34. Koncentracja naprężeń powstających wokół pustek sprzyja rozprzestrzenianiu się mikropęknięć i zmniejsza wytrzymałość na krawędzi między zbrojeniem a matrycą. Wewnętrzne puste przestrzenie przyspieszają również wchłanianie wilgoci przez laminat FRP, co powoduje odklejanie się granicy faz i pogorszenie wydajności. W związku z tym występowanie pustych przestrzeni wewnętrznych wpływa na niezawodność kompozytu i ogranicza jego szerokie zastosowanie. Zhu et al.35 zbadali wpływ zawartości pustek na statyczne właściwości wytrzymałości na ścinanie międzywarstwowe laminatów kompozytowych CFRP i stwierdzili, że wzrost zawartości pustek o 1% w zakresie od 0,4% do 4,6% doprowadził do 2,4% pogorszenia wytrzymałości na ścinanie międzywarstwowe. Scott et al.36 przedstawili wpływ pustek na mechanizm uszkodzeń w laminatach kompozytowych CFRP pod obciążeniem hydrostatycznym za pomocą tomografii komputerowej (CT) i stwierdzili, że liczba pustek jest 2,6-5 razy większa niż liczba losowo rozmieszczonych pęknięć.
Wysokiej jakości i niezawodne laminaty FRP mogą być produkowane przy użyciu autoklawu. Abraham et al.37 wyprodukowali laminaty o niskiej porowatości i wysokiej zawartości włókien, umieszczając zespół WLVB w autoklawie o ciśnieniu 1,2 MPa w celu utwardzenia. Niemniej jednak autoklaw jest dużym i drogim sprzętem, co powoduje znaczne koszty produkcji. Chociaż proces transferu żywicy wspomagany próżniowo (VARTM) jest stosowany od dawna, ma ograniczenie pod względem kosztów czasu, bardziej skomplikowany proces przygotowania i więcej jednorazowych materiałów eksploatacyjnych, takich jak rurki przekierowujące i media rozpraszające. W porównaniu z procesem WL, proces WLVB kompensuje niewystarczające ciśnienie formowania za pomocą taniego worka próżniowego, pochłaniając nadmiar żywicy z systemu w celu zwiększenia frakcji objętościowej włókien i zmniejszenia wewnętrznej zawartości porów, co znacznie poprawia właściwości mechaniczne laminatu.
To badanie bada różnice między procesem WL a procesem WLVB i szczegółowo opisuje szczegółowy proces procesu WLVB. Zawartość objętości włókien w laminatach obliczono metodą formuły, a wyniki wykazały, że zawartość objętości włókien w laminatach WL wynosiła 42,04%, podczas gdy w laminatach WLVB 57,82%, co oznacza wzrost o 15,78%. Właściwości mechaniczne laminatów scharakteryzowano za pomocą prób rozciągania i udarności. Wyniki eksperymentu wykazały, że dzięki procesowi WLVB wytrzymałość i moduł laminatów wzrosły odpowiednio o 17,4% i 16,35%, a pochłonięta energia właściwa wzrosła o 19,48%.

<table><tbody><tr><td>tkanina oddychająca</td><td>Łatwe kompozyty</td><td>BR180</td><td></td></tr><tr><td>maszyna do badania udarności z ciężarem kropli</td><td>Instron</td><td>9340</td><td></td></tr><tr><td>Matryca epoksydowa</td><td>Axson Technologies</td><td>5015/5015</td><td></td></tr><tr><td>włókno szklane</td><td>Weihai Guangwei Composites</td><td>W-9311</td><td></td></tr><tr><td>nieporowata folia antyadhezyjna</td><td>Łatwe kompozyty</td><td>R240</td><td></td></tr><tr><td>Peel ply& nbsp;</td>Folia perforowana <td>Sino Composite</td><td>CVP200</td><td></td></tr> Łatwa maszyna testowa <tr><td></td><td></td><td>kompozytów R120-P3</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Folia próżniowa ZwickRoell</td><td>250kN</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Łatwe kompozyty</td><td>GVB200</td><td></td></tr></tbody></table>

pomiar właściwości mechanicznych polimerowych laminatów kompozytowych wzmocnionych włóknem szklanym otrzymanych w różnych procesach produkcyjnych

Measuring the Mechanical Properties of Glass Fiber Reinforcement Polymer Composite Laminates Obtained by Different Fabrication Processes

Tradycyjny proces mokrego ręcznego układania (WL) jest szeroko stosowany w produkcji laminatów kompozytowych z włókien. Jednak ze względu na niewystarczające ciśnienie formowania, udział masowy włókna jest zmniejszony, a w środku uwięzionych jest wiele pęcherzyków powietrza, co skutkuje niskiej jakości laminatami (niska sztywność i wytrzymałość). Proces mokrego układania/worka próżniowego (WLVB) do wytwarzania laminatów kompozytowych opiera się na tradycyjnym procesie układania na mokro, przy użyciu worka próżniowego w celu usunięcia pęcherzyków powietrza i zapewnienia ciśnienia, a następnie przeprowadzenia procesu ogrzewania i utwardzania. 
W porównaniu z tradycyjnym procesem ręcznego układania, laminaty produkowane w procesie WLVB wykazują lepsze właściwości mechaniczne, w tym lepszą wytrzymałość i sztywność, wyższy udział objętościowy włókien i niższy udział objętościowy pustych przestrzeni, co jest zaletą laminatów kompozytowych. Proces ten jest całkowicie ręczny i duży wpływ na niego mają umiejętności personelu przygotowawczego. W związku z tym produkty są podatne na wady, takie jak puste przestrzenie i nierówna grubość, co prowadzi do niestabilnych właściwości i właściwości mechanicznych laminatu. W związku z tym konieczne jest dokładne opisanie procesu WLVB, dokładna kontrola etapów i ilościowe określenie proporcji materiałów, aby zapewnić właściwości mechaniczne laminatów. 
Ten artykuł opisuje skrupulatny proces procesu WLVB do przygotowania tkanych laminatów kompozytowych wzmocnionych włóknem szklanym (GFRP). Objętość włókien w laminatach obliczono metodą formuły, a obliczone wyniki wykazały, że objętość włókien w laminatach WL wynosiła 42,04%, podczas gdy w laminatach WLVB 57,82%, co oznacza wzrost o 15,78%. Właściwości mechaniczne laminatów scharakteryzowano za pomocą prób rozciągania i udarności. Wyniki eksperymentu wykazały, że dzięki procesowi WLVB wytrzymałość i moduł laminatów wzrosły odpowiednio o 17,4% i 16,35%, a pochłonięta energia właściwa wzrosła o 19,48%.

Tabela 1 przedstawia ułamkową zawartość objętościową włókien, średnią grubość oraz proces wykonania próbek. G8-WLVB i G8-WL reprezentują laminaty składające się z 8 warstw tkaniny szklanej, wykonane metodą ręcznego układania na mokro, odpowiednio z zastosowaniem i bez zastosowania procesu workowania próżniowego. Wyraźnie widać, że dzięki zastosowaniu workowania próżniowego w laminatach nastąpił wzrost ułamkowej zawartości objętościowej włókien o 15,78%, a także zmniejszenie średniej grubości o 16,27%.</p...

Ten artykuł opisuje proces produkcji laminatów kompozytowych z matrycą polimerową wzmocnioną włóknami, uzyskanych metodą mokrego ręcznego układania/worka próżniowego.

Pomiar właściwości mechanicznych polimerowych laminatów kompozytowych wzmocnionych włóknem szklanym otrzymanych w różnych procesach produkcyjnych

The traditional wet hand lay-up process (WL) has been widely applied in the manufacturing of fiber composite laminates. However, due insufficiency in the ...

Nasze badania koncentrują się na zwiększeniu wytrzymałości i obniżonej odporności kompozytów włóknistych. Staramy się poprawić obniżoną odporność kompozytów włóknistych poprzez włączenie nanocząstek. Jednym z najczęstszych wyzwań w produkcji kompozytów włóknistych jest brak powtarzalności.Poprzez precyzyjną kontrolę zadania produkcyjnego oraz ilościowe określenie proporcji materiału, możemy uzyskać laminaty o bardzo stabilnych właściwościach mechanicznych. Takie podejście zapewnia wysoce powtarzalne wyniki testów w różnych partiach. Proces WLEB do wytwarzania kombinacji to laminaty, użyj rankingu z powrotem, aby usunąć pęcherzyki powietrza.W porównaniu z innymi procesami proces ten ma wiele zalet. Wymaga prostego sprzętu w obu technologiach procesowych, który nie jest skomplikowany, a produkty nie są również ograniczone rozmiarem czy kształtem. Zacznij od podgrzania tkaniny z włókna szklanego w temperaturze 60 stopni Celsjusza przez osiem godzin.Następnie wklej folię izolacyjną na arkusz akrylowy, aby zapobiec wiązaniu żywicy. Umieść formę w obszarze układania. Delikatnie mieszaj żywicę i utwardzacz przez pięć minut przed umieszczeniem go w komorze próżniowej w celu usunięcia pęcherzyków powietrza.Umieść nieporowatą folię antyadhezyjną na formie i zabezpiecz ją taśmą. Następnie połóż jedną warstwę peel na nieporowatej folii antyadhezyjnej. Wlej żywicę epoksydową na folię i równomiernie rozprowadź ją za pomocą skrobaka.Następnie ułóż pierwszą tkaninę z włókna na żywicy. Zwiń tkaninę za pomocą gołego wałka, aby zapewnić usunięcie pęcherzyków i całkowitą infiltrację żywicy do tkaniny. Ponownie wlej i równomiernie rozprowadź żywicę na tkaninie za pomocą skrobaka i kontynuuj, aż cała tkanina zostanie zużyta.Umieść warstwę peel na tkaninie i ręcznie usuń pęcherzyki powietrza, skrobając w jednym kierunku. Połóż perforowaną folię antyadhezyjną, a następnie tkaninę odpowietrzającą. Umieść kanał ssący i oddychającą podkładkę z boku.Zabezpiecz okrągłą taśmę żaroodporną arkuszem akrylowym na zewnątrz formy i przymocuj worek próżniowy w górnej części urządzenia, aby stworzyć zamkniętą przestrzeń. Stosuj próżnię przez 10 godzin w temperaturze pokojowej. Następnie wyłącz pompę próżniową i utrzymuj stan spoczynku przez 14 godzin.Całkowicie utwardź laminaty w temperaturze 80 stopni Celsjusza przez 16 godzin przed pomiarem frakcji objętościowej włókien. Porównanie laminatów wytwarzanych metodą układania na mokro z procesem worka próżniowego i bez niego wykazało, że dzięki pomocy worka próżniowego, udział objętościowy włókien w laminatach wzrósł o 15,78%, a ich średnia grubość zmniejszyła się do 2,11 milimetra. Aby rozpocząć test udarności laminatów polimerowych wzmocnionych włóknem szklanym lub kompozytów z GFRP, należy wyciąć zestaw próbek GFRP o wymiarach 150 milimetrów na 100 milimetrów za pomocą precyzyjnej maszyny do cięcia.Zanotować masę i wielkość każdej próbki. Następnie zaznacz pozycje próbek za pomocą gwoździ pozycjonujących w ich środkach, z którymi impaktor może się zetknąć podczas każdego testu. Przymocuj próbkę do uchwytu podtrzymującego uderzenie za pomocą czterech gumowych końcówek.Włącz maszynę do testowania młotów opadowych, aby przeprowadzić test udarności za pomocą wieży udarowej. Po podłączeniu go do kontrolera kliknij przycisk Home, aby zresetować wiązkę, a następnie kliknij przycisk Before Test. Wprowadź grubość pomiaru jako 2,1 lub 2,5 milimetra odpowiednio dla próbek WLVB lub WL.Ustaw dodatkową masę na dwa kilogramy, a energię uderzenia na 10 dżuli. Kliknij przycisk Start, aby rozpocząć eksperyment. Rejestruj dane dotyczące reakcji na uderzenia, takie jak siła, ugięcie i historia energii.Usunąć próbkę i udokumentować jej morfologię po uderzeniu. Na koniec oblicz i porównaj dane z każdej próbki. Duża powtarzalność próby udarności została potwierdzona uzyskanymi krzywymi siły i energii pochłoniętej próbek wytworzonych metodami WLVB i WL.Krzywa siły w czasie reprezentowała typową krzywą nieprzebijającą, mającą kształt przypominający falę sinusoidalną. Wartość pochłoniętej energii rosła najpierw wraz z pochłanianiem i przekształcaniem energii kinetycznej impaktora w energię wewnętrzną, a następnie wartość ta zmniejszała się z czasem, ponieważ laminat uwalniał energię sprężystą, aby odbić impaktor. Energia właściwa pochłonięta próbki WLVB była większa niż próbki WL.Laminaty WLVB pochłonęły o 19,48% więcej energii właściwej w porównaniu do laminatów WL. Co więcej, wyższa zdolność absorpcji energii uderzenia przez próbki WLVB została potwierdzona przez ich stosunkowo mniejszą powierzchnię uszkodzenia. Aby rozpocząć próbę rozciągania, za pomocą precyzyjnej maszyny do cięcia wyposażonej w frez diamentowy, wytnij próbki o wymiarach 250 milimetrów na 25 milimetrów z polimeru wzmocnionego włóknem szklanym lub laminatów GFRP.Zmierz wymiary próbki za pomocą suwmiarki do forniru. Przymocuj cztery aluminiowe wypustki na obu końcach próbki za pomocą kleju epoksydowego, aby zapobiec koncentracji naprężeń. Rozpyl cienką warstwę białej farby na przód próbki, a następnie spryskaj czarne plamki.Umieść próbkę w środkowych zaciskach maszyny do prób rozciągania. Aby skonfigurować system akwizycji obrazu, upewnij się, że próbka jest umieszczona pionowo na środku obszaru fotografowania aparatu. Dostosuj ogniskową aparatu i szybkość ekspozycji, aby wyraźnie zarejestrować plamy na próbce.Następnie w obszarze Konfiguruj test ustaw prędkość testu na 0,5 milimetra na minutę. Wybierz dane próbki i wprowadź grubość próbki i szerokość próbki przed kliknięciem uruchom test. Kliknij przycisk Start i wybierz opcję Zaakceptuj bieżącą pozycję, aby zarejestrować dane dotyczące czasu ładowania.Pobrać próbkę i zapisać jej morfologię po przeprowadzeniu badania. Zmierzyć nominalne odkształcenie próbki za pomocą próby rozciągania. Korzystając z oprogramowania do cyfrowej korelacji obrazów lub DIC, najpierw kliknij Length Scale Image (Skala długości) i skalibruj długość piksela.Następnie kliknij Obraz referencyjny i wybierz pierwszy obraz jako obraz referencyjny. Kliknij zdeformowany obraz, aby wybrać pozostałe obrazy jako zdeformowane obrazy. Użyj narzędzi do rysowania i wybierz prostokąt, aby wyznaczyć obszar pomiaru.Klikając ekstensometr, ustaw długość ekstensometru na 100 milimetrów, a kąt na 90. Zainicjuj korelację, klikając przycisk Przetwarzanie i Rozpocznij korelację. Najpierw podziel obciążenie przez pole przekroju, aby określić naprężenie nominalne.Następnie połącz odkształcenie nominalne z pomiaru DIC i naprężenie nominalne z maszyny do próbowania rozciągania. Wybierz nachylenie segmentu liniowego na krzywej naprężenia odkształcenia jako moduł sprężystości i wybierz wartość szczytową krzywej czasu siły rozciągającej jako wytrzymałość. Na koniec porównaj moduł sprężystości i wytrzymałość próbek.Moduł sprężystości przy rozciąganiu i wytrzymałość laminatów wytwarzanych w procesie WLVB były wyższe niż tych wytwarzanych w procesie WL. Proces WLVB zwiększył wytrzymałość na rozciąganie i moduł sprężystości laminatów odpowiednio o 17,4% i 16,35%. Po próbie rozciągania zarówno próbki WLVB, jak i WL wykazywały pęknięcia w pobliżu ich centralnych części.Jednak długość delaminacji próbki WL jest dłuższa niż próbki WLVB.

measuring-mechanical-properties-glass-fiber-reinforcement-polymer

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Integracja przewodzących nanocząstek, takich jak nanopłytki grafenu, z materiałami kompozytowymi z włókna szklanego tworzy wewnętrzną sieć elektryczną podatną na obciążenia. W tym miejscu proponuje się różne metody otrzymywania czujników tensometrycznych oparte na dodaniu nanopłytek grafenu do matrycy epoksydowej lub jako powłoki na tkaninach szklanych.

Wykrywanie odkształceń oparte na wieloskalowych materiałach kompozytowych wzmocnionych nanopłytkami grafenu

Przedstawiono protokół odsłaniania gołych włókien na powierzchni kompozytu poprzez eliminację obszaru bogatego w żywicę. Włókna są odsłaniane podczas wytwarzania kompozytów, a nie przez obróbkę powierzchni. Odsłonięte kompozyty węglowe charakteryzują się wysoką przewodnością elektryczną w kierunku przekroju i grubością oraz wysokimi właściwościami mechanicznymi.

Eksperymentalne wdrożenie nowej metody wytwarzania kompozytów: naświetlanie gołych włókien na powierzchni kompozytu metodą miękkiej warstwy

Opisana jest nowa technika wywierania nacisku konsolidacyjnego na układ worka próżniowego w celu wytworzenia laminatów kompozytowych. Celem tego protokołu jest opracowanie prostej, opłacalnej techniki poprawy jakości laminatów wytwarzanych metodą worków próżniowych do układania na mokro.

Produkcja kompozytów wspomagana magnesami: nowa, elastyczna technika osiągania wysokiego ciśnienia konsolidacji w procesach próżniowego workowania/układania

Głównym celem badania jest opracowanie protokołu do przygotowania spójnych próbek do dokładnych testów mechanicznych kopolimerowych włókien aramidowych o wysokiej wytrzymałości, poprzez usunięcie powłoki i rozplątanie poszczególnych pasm włókien bez wprowadzania znaczącej degradacji chemicznej lub fizycznej.

Rozplątywanie włókien aramidowych kopolimeru o wysokiej wytrzymałości w celu umożliwienia określenia ich właściwości mechanicznych

Celem badania było opracowanie protokołów do przygotowania spójnych próbek do dokładnych testów mechanicznych elastycznych jednokierunkowych laminatów kompozytowych na bazie aramidu o wysokiej wytrzymałości lub polietylenu o ultra wysokiej masie molowej oraz opisanie protokołów przeprowadzania sztucznego starzenia na tych materiałach.

Procedury cięcia, próby rozciągania i starzenia elastycznych jednokierunkowych laminatów kompozytowych

Trwałość polimerów i kompozytów polimerowych wzmocnionych włóknami w eksploatacji jest krytycznym aspektem dla ich projektowania i konserwacji w oparciu o stan. Przedstawiamy nowatorską, niskokosztową platformę do badań laboratoryjnych do badania wpływu jednoczesnych obciążeń mechanicznych i środowiskowych, która może pomóc w projektowaniu bardziej wydajnych, a jednocześnie bezpieczniejszych struktur kompozytowych.

Platforma testowa do badań trwałości polimerów i kompozytów polimerowych wzmacnianych włóknami w warunkach jednoczesnych bodźców higrotermomechanicznych

Przedstawiono protokół syntezy i przygotowania nanocząstek składających się z elektroaktywnych polimerów.

Elektroaktywne nanocząstki polimerowe wykazujące właściwości fototermiczne

Ten protokół opisuje podejście do produkcji kompozytu cementowego wzmocnionego włóknem stalowym poprzez zastosowanie jednolitego pola elektromagnetycznego. Wyrównany kompozyt cementowy wzmocniony włóknem stalowym wykazuje lepsze właściwości mechaniczne niż zwykły zbrojony włóknami.

Przygotowanie wyrównanego kompozytu cementowego wzmocnionego włóknem stalowym i jego zachowanie przy zginaniu

Dostępnych jest kilka metod wytwarzania kanałów o przekrojach nieprostokątnych osadzonych w urządzeniach mikroprzepływowych z polidimetylosiloksanu. Większość z nich wiąże się z wieloetapową produkcją i rozległym wyrównaniem. W artykule przedstawiono jednoetapowe podejście do wytwarzania kanałów mikroprzepływowych o różnych przekrojach geometrycznych za pomocą sekwencyjnego trawienia na mokro polidimetylosiloksanu.

Jednoetapowe podejście do wytwarzania kanałów mikroprzepływowych z polidimetylosiloksanu o różnych przekrojach geometrycznych za pomocą sekwencyjnych procesów trawienia na mokro

Ten protokół opisuje projektowanie i produkcję mostu wodnego oraz jego aktywację jako włókna wodnego. Eksperyment pokazuje, że rezonanse kapilarne włókna wodnego modulują jego transmisję optyczną.

Projekt i wykonanie światłowodu wodnego

Poznaj metodę wet hand lay-up/vacuum bag do produkcji laminatów kompozytowych wzmocnionych włóknem szklanym. Dowiedz się, jak kontrola procesu i dodatek nanocząstek poprawiają wytrzymałość mechaniczną i powtarzalność wyników.

Pomiar właściwości mechanicznych polimerowych laminatów kompozytowych wzmocnionych włóknem szklanym otrzymanych w różnych procesach produkcyjnych (Wideo) | JoVE Journal

Pomiar właściwości mechanicznych polimerowych laminatów kompozytowych wzmocnionych włóknem szklanym otrzymanych w różnych procesach produkcyjnych

Przeglądaj więcej filmów