Wpływ deformacji struktury zbrojenia na właściwości mechaniczne zszywanych laminatów żywica poliestrowa - włókno szklane

MATEUSZ KOZIOŁ, JÓZEF ŚLEZIONA Wpływ deformacji struktury zbrojenia na właściwości mechaniczne zszywanych laminatów żywica poliestrowa - włókno szklane Influence of reinforcing structure deformation on mechanical properties of stitched polyester resin glass fiber laminates STRESZCZENIE W artykule podjęto próbę określenia wpływu stopnia deformacji struktury zbrojenia zszywanego laminatu żywica poliestrowa - włókno szklane na jego właściwości wytrzymałościowe oraz sprężyste wyznaczane w próbach zginania statycznego oraz udarności Charpy ego. Próbom poddano próbki laminatów 8 oraz 1 warstwowych zbrojonych tkaniną szklaną klasycznych oraz o zbrojeniu przeszytym nicią kewlarową Część z preform została zszyta maszynowo ze zróżnicowaną siłą naciągu (ustawiono siłę naciągu równą 6 jednostkom - średnia, oraz siłę naciągu równą 1 jednostkom - duż, zaś część preform zszywano ręcznie prostym ściegiem maszynowym, w celu uzyskania możliwie minimalnej siły naciągu nici przy zachowaniu pozostałych warunków. Finalnie uzyskano preformy klasyczne oraz zszyte z trzema różnymi wartościami siły naciągu (różnym stopniem deformacji). Nasycanie preform przeprowadzono metodą próżniową (ang. Resin Transfer Moulding). Próbom statycznym i udarowym poddano próbki laminatu niezszywane oraz zszywane, zginane wzdłuż i poprzecznie do kierunku linii szwów. Podczas prób wyznaczono takie parametry, jak: wytrzymałość na zginanie, moduł sprężystości, udarność, wskaźnik lepkości DJ. Zauważono, że wytrzymałość na zginanie, moduł sprężystości oraz udarność ulegają istotnemu zmniejszeniu w miarę zwiększania siły naciągu nici zszywającej - przykładowo laminat zszywany z małą siłą naciągu wykazał ok 15% spadek wytrzymałości względem laminatu niezszywanego, zaś podobny laminat zszywany z dużą siłą naciągu wykazał spadek blisko 4% Podwyższeniu ulega jedynie wskaźnik lepkości DJ. Zmiany te wiążą się z tym, że w miarę wzrostu siły naciągu nici podczas zszywania warstw zbrojących wzrasta stopień deformacji struktury zbrojenia laminatu zszywanego. Deformacja spowodowana naciągiem nici zszywającej ma postać linii, wzdłuż których grubość preformy zbrojącej jest mniejsza. Obszary te stają się liniami ułatwionego zginania (mniejszy wskaźnik przekroju). Obecność linii zmniejszonej grubości struktury zbrojącej ma szczególne znaczenie podczas zginania. W celu zminimalizowania deformacji zszywanie preform zbrojących laminatów należy prowadzić przy możliwie najmniejszej sile naciągu nici. ABSTRACT The paper presents the results of static flexural tests and Charpy impact resistance tests both, unstitched and stitched polyester resin - glass fibers laminates, of 8 and 1 fabric layers. The stithed laminates were stitched with Kevlar 5 thread, by various thread tension. Two parts of fiber preforms were stitched using sewing machine, by two different levels of tension force (medium 6 units, high 1 units). One part of the preforms was stitched manually (adopted low tension force - 1 unit). The laminates were impregnated using RTM method. The flexural and impact resistance tests were conducted on unstitched and stitched specimens, parallel and perpendicularly to the stitch lines direction (Fig.2). Flexural strength, flexural modulus, Charpy impact resistance, viscosity factor DJ were obtained. Flexural strength, flexural modulus and Charpy impact resistance showed visible decrease with increasing the stitching thread tension for instance laminate stitched by low tension force exhibited 15% decrease comparing with unstitched one, whilst laminate stitched with high tension force pointed out decrease of almost 4% (Fig.3 5, 9, 1) while viscosity factor DJ showed growth (Fig.6, 1). The changes are associated with growth of a laminte reinforcing strusture deformation level, which rises with growth of the stitching thread tension. Deformation of the laminate reinforcing structure due to stitching thread tension has a shape of the lines of reduced thickness. These regions become the lines of facilitated flexure (lower section modulus Fig.1, 7). Presence of such lines is specially important during flexural loading. For minimize the deformations, stitching of the preforms should be carried on by possibly lowest stitching thread tension force. WPROWADZENIE Polimerowo - włókniste kompozyty warstwowe posiadają bardzo dobre właściwości sprężyste oraz wytrzymałościowe przy stosunkowo niewielkiej masie właściwej, a także cechuje je możliwość projektowania struktury pod konkretne zastosowania. Są więc coraz powszechniej wykorzystywane przez konstruktorów w różnych zastosowaniach. Jednąz najpoważniejszych wad tej grupy materiałów jest podatność na delaminację. Pęknięcie delaminacyjne powstaje w strukturze laminatu zazwyczaj po różnego rodzaju lokalnych obciążeniach dynamicznych (uderzeni. Następnie rozprzestrzenia się pod wpływem naprężeń roboczych laminatu, prowadząc do obniżenia nośności, a czasem do zniszczenia materiału [1-6]. Problem pękania delaminacyjnego ogranicza stosowanie laminatów polimerowo - włóknistych w niektórych aplikacjach, gdzie mogłyby być wykorzystane, ale nie są ze względu na możliwość występowania obciążeń dynamicznych (części skrzydeł samolotów, niektóre elementy pojazdów samochodowych i sprzętu sportowego). W zakresie ograniczania niebezpieczeństwa powstawania i rozprzestrzeniania się pęknięć delaminacyjnych w laminatach zaproponowano dotychczas szereg rozwiązań. Generalnie można wyróżnić dwie grupy metod: metody polegające na polepszaniu właściwości komponentów i połączenia między nimi (głównie poprawianiu odporności na pękanie żywic) oraz metody polegające na modyfikacjach architektury zbrojenia - głównie wytwarzanie kompozytów o zbrojeniu trójwymiarowym mgr inż. Mateusz Kozioł, prof. dr hab. inż. Józef Śleziona Politechnika Śląska, Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów 3D [7, 8]. Jednąz metod związanych z modyfikacją zbrojenia jest zszywanie warstw zbrojących nicią o dużej sztywności i wytrzymałości. Zszywanie prowadzi się zazwyczaj na nienasyconych warstwach zbrojenia (wytwarzanie preform), ale istnieją również inne możliwości, np. zszywanie warstw prepregów [9], bądź wykorzystywanie zszywania do wzmacniania konstrukcji lub połączeń między laminatami [1,11]. Przykładowe zastosowania przemysłowe laminatów zszywanych to produkcja paneli skrzydeł samolotów [12] lub części statków marynarki wojennej takich jak kutry patrolowe, lub małe jednostki podwodne [13-18]. Jako potencjalne obiekty zastosowania dla zszywanych preform szklanych można wymienić również wentylatory przemysłowe. Działanie wzmacniające nici zszywającej jest oparte na tym, że szwy spajające warstwy zbrojenia w kierunku międzywarstwowym mostkują pęknięcia delaminacyjne, zapobiegając ich rozprzestrzenianiu się [9]. Należy jednak zauważyć, że podczas operacji zszywania pojawiają się w zbrojeniu laminatu uszkodzenia oraz zaburzenia struktury włókien, prowadzące do istotnego obniżenia właściwości nośnych materiału w kierunkach roboczych. Jednym z podstawowych zaburzeń struktury zbrojącej laminatu spowodowanych przez zszywanie jest jej deformacja wywołana naciągiem nici ( ściągnięcie warstw zbrojących - Rys.1b,c). Do tej pory w literaturze nie pojawiało się zbyt wiele na temat analizowania zaburzeń prowadzących do obniżania właściwości mechanicznych laminatów zszywanych, a nieliczne opracowania miały raczej charakter teoretyczny [19]. Celem niniejszego artykułu jest próba określenia wpływu stopnia deformacji struktury zbrojenia laminatu zszywanego na jego właściwości wytrzymałościowe oraz spr żyste wyznaczane w próbach zginania statycznego oraz udarności Charpyego. 616 INŻYNIERIA MATERIAŁOWA ROK XXVII

rooco Rys.1. Deformacja struktury zbrojenia laminatu spowodowana nićmi zszywającymi ( - dla porównania laminat niezszywany (, płaszczyzny oznaczające linie zmniejszenia grubości struktury zbrojenia (c), schemat prostego ściegu maszynowego (d) Fig. 1. Deformation of the laminate reinforcing structure caused by stitching threads ( - unstitched laminate ( for comparison, planes indicating the lines of decrease in thickness of laminate reinforcing structure (c), schema of a machine lock stitch (d) BADANE MATERIAŁY I PROCEDURA BADAWCZA Próbom mechanicznym poddano próbki laminatów 8 oraz 1 warstwowych zbrojonych tkaniną szklaną o splocie płóciennym i gramaturze 35 g/m2, z ułożeniem warstw zbrojących w kierunku /9. Przed nasycaniem zbrojenia osnową przykroje (arkusze) tkaniny zbrojącej, zostały spięte do postaci preform. Część z preform została zszyta maszynowo nicią poliaramidową typu Kevlar 5, ściegiem prostym (Rys. 1d), z gęstością szycia ok. 11 szwów/cm2 (długość ściegu 2,7 mm, odległość między liniami szwów 3,3 mm). W celu uzyskania preform o zróżnicowanym stopniu deformacji, szycie prowadzono na maszynie ze zróżnicowaną siłą naciągu (ustawiono siłę naciągu równą 6 jednostkom - średnia, oraz siłę naciągu równą 1 jednostkom - duż. Część preform zszywano ręcznie prostym ściegiem maszynowym, w celu uzyskania możliwie minimalnej siły naciągu nici przy zachowaniu pozostałych warunków. Finalnie uzyskano niezszyte oraz zszyte z trzema różnymi wartościami siły naciągu (różnym stopniem deformacji), preformy o wymiarach 21 x 28 mm. Nasycanie preform przeprowadzono metodą próżniową (ang. Resin Transfer Moulding) z użyciem żywicy poliestrowej Polimal 13 utwardzanej układem Metox 5 + naftenian kobaltu. Utwardzanie prowadzono w temperaturze pokojowej przez 24 godziny, a następnie płyty laminatu dotwardzono w temperaturze 75C przez 6 godzin. Próbki wycięto z płyt mechanicznie: równolegle oraz prostopadle do kierunku zszywania. Wymiary próbek i schemat przebiegu szwów pokazuje Rys.2. TT 3,3 nim link szwów - siitdi lilie s - Ił = 37 mu ilhi prulitk ilu *<:iiy< nijii> zujiuniu b" 1 III hi illii iiruuek ilu iktaru<ń4:k'hlirp>'e3m Rys.2. Próbki do badań - kształt i wymiary. Fig. 2. Tested specimens - shape and dimensions. Próby trójpunktowego zginania statycznego prowadzono zgodnie z normą PN-79/C-8927, na maszynie wytrzymałościowej INSTRON 4469, przy prędkości odkształcania v = 1 mm/min i przy rozstawie podpór l = 6 mm. Podczas prób wyznaczono takie parametry, jak: maksymalne naprężenie (wytrzymałość na zginanie), moduł sprężystości. Próby zginania udarowego przeprowadzono metodą Charpy ego, zgodnie z zasadami normy PN-81/C-8929, na młocie udarowym typu CEAST wyposażonym w układ czujników obciążenia. Rozstaw podpór wynosił 6 mm, a zakres wahadła 15 J. Rejestracji danych dokonano za pomocą przetwornika MC-11, zaś do obróbki zarejestrowanych informacji wykorzystano program komputerowy CAŁKA J [23]. W wyniku prób udarowego zginania otrzymano dla poszczególnych próbek wykresy zależności siła - odkształcenie. Wyznaczono takie parametry jak: udarność (całkowita energia - powierzchnia ograniczona przez krzywą, odniesiona do przekroju próbki), wskaźnik lepkości DJ wyznaczony na podstawie Wzoru (1). U DJ p (1) U gdzie: Ue - praca wydatkowana na powstanie defektów wewnętrznych, J, Up - praca wydatkowana na rozwój defektów i powstanie złomu, J. Próbom statycznym i udarowym poddano próbki laminatu niezszywane oraz zszywane, zginane wzdłuż i poprzecznie do kierunku szwów. ANALIZA WYNIKÓW BADAŃ Zgodnie z wcześniejszymi przewidywaniami opartymi na znanych wynikach badań, zarówno wytrzymałość na zginanie i moduł sprężystości, jak i udarność są wyraźnie niższe dla laminatów zszywanych, porównując z klasycznymi [16, 2-21]. Spadki te są jednak zróżnicowane w zależności od stopnia deformacji struktury. Widać wyraźnie, że wartości wytrzymałości na zginanie i modułu sprężystości wyznaczonych w statycznych próbach trójpunktowego zginania (Rys.3 i 4) oraz udarności wyznaczonej metodą Charpy ego (Rys.5) ulegają coraz większemu obniżeniu w miarę zwiększania siły naciągu nici zszywającej, przy czym zwracają uwagę wyraźnie większe spadki dla obciążania w kierunku prostopadłym do ułożenia szwów. Wiąże się to z istnieniem linii, wzdłuż których następuje lokalne zmniejszenie wysokości - wskaźnika przekroju - struktury zbrojącej (Rys.1a,b,c, 3), które to linie stają się liniami uprzywilejowanego zginania. Linie te pokrywają się z liniami szwów. Występują jednak również w kierunku prostopadłym do linii szwów, pomiędzy punktami przeszycia (Rys.1c). Linie pokrywające się z liniami szwów wywołują jednak znacznie większą deformację struktury, gdyż to wzdłuż nich następuje ściągnięcie warstw (wytworzenie ściegu nicią zszywającą). Tłumaczy to fakt większego obniżenia właściwości mechanicznych w miarę wzrostu siły naciągu, dla zginania laminatu w kierunku prostopadłym do ułożenia szwów, niż w kierunku równoległym. Na wykresach krzywych zginania statycznego laminatu zszywanego ręcznie - z małą siłą naciągu (Rys.8 - da się zauważyć, że krzywe zginania w kierunku równoległym i prostopadłym do linii szwów są bardzo blisko siebie, co oznacza, że moduły sprężystości laminatu w obu tych kierunkach NR 3/26 INŻYNIE RIA MATERIAŁ OWA 617

ulegają podobnemu spadkowi w porównaniu z laminatem niezszywanym. Inaczej prezentują się krzywe zginania dla laminatów zszywanych z siłą naciągu średnią i dużą (Rys.8b,c) - da się zauważyć wyraźnie niższe wartości naprężenia w całym zakresie ugięcia dla laminatów zginanych w kierunku prostopadłym do ułożenia linii szwów, przy czym laminat zszywany z dużą siłą naciągu nici wykazuje zdecydowanie najwyższy spadek. 25 2 15 1 5 25 Niezszywan y Unstitche d Mała Low (1) Średnia Duża H igh (1) 8 warstwowy 1 warstwowy 8 warstwowy 1 warstwowy zmniejszenie ilości energii potrzebnej na zainicjowanie zniszczenia w próbce. Podwyższenie wskaźnika lepkości DJ dla laminatów zszywanych, porównując z odpowiednimi laminatami klasycznymi, zauważono już wcześniej [2]. Wzrost wartości wskaźnika DJ ze wzrostem deformacji - obniżeniem wskaźnika przekroju laminatu (Rys.6) jest najprawdopodobniej związany ze wzrastającym obniżeniem nośności przy zginaniu. Obniżenie maksymalnego naprężenia przenoszonego przez materiał jest równoznaczne ze zmniejszeniem ilości energii potrzebnej na zainicjowanie procesu zniszczenia. Z kolei rozwój procesu zniszczenia, który w laminacie zszywanym jest związany z przekazywaniem przez szwy części obciążeń translaminarnych na zbrojenie, nie ulega tak dużemu wpływowi stopnia deformacji struktury i ilość energii z nim związana nie ulega tak istotnemu obniżeniu. 12 1 8 6 ) 8 warstwowy 1 warstwowy a 2 15 1 5 Mała Low (1) Średnia Duża High (1) Rys.3. Wartości wytrzymałości na zginanie Rg otrzymane dla laminatów niezszywanych oraz dla odpowiednich laminatów zszywanych przy różnej sile naciągu nici: kierunek zginania równoległy do kierunku linii szwów, kierunek zginania Fig. 3. The results of flexural strength Rg obtained for unstitched laminates and equivalent laminates stitched by various stitch tension force: flexure direction parallel to the stitch lines, flexure direction perpendicular to the stitch lines. 12 1 8 6 4 2 12 1 8 6 4 2 Niezszywa y Unstitche d Mała Low (1) Średnia Duża High (1) 8 warstwowy 1 warstwowy 8 warstwowy 1 warstwowy Średnia Mała Low (1) Duża High (1) Rys.4. Wartości modułu sprężystości przy zginaniu Eg otrzymane dla laminatów niezszywanych oraz dla odpowiednich laminatów zszywanych przy różnej sile naciągu nici: kierunek zginania równoległy do kierunku linii szwów, kierunek zginania Fig.4. The results of flexural elastic modulus Eg obtained for unstitched laminates and equivalent laminates stitched by various stitch tension force: flexure direction parallel to the stitch lines, flexure direction perpendicular to the stitch lines. Generalnie można stwierdzić, że zwiększenie siły naciągu nici zszywającej zwiększa anizotropię właściwości mechanicznych laminatu pomiędzy kierunkiem równoległym oraz prostopadłym do linii szwów. Większe wartości, wskaźnika lepkości DJ dla laminatów o większym stopniu deformacji (większej sile naciągu nici zszywającej), przy jednoczesnym obniżeniu udarności, wskazują na 12 1 8 6 4 2 Niezszyw any Mała Low (1) Średnia Duża High (1) Unstitch ed 8 warstwowy 1 warstwowy Siła naciągu nici Średnia Thread tension Duża High (1) Rys.5. Wartości udarności Charpy ego a otrzymane dla laminatów niezszywanych oraz dla odpowiednich laminatów zszywanych przy różnej sile naciągu nici: kierunek obciążania równoległy do kierunku linii szwów, kierunek obciążania Fig. 5. The results of Charpy impact resistance a obtained for unstitched laminates and equivalent laminates stitched by various stitch tension force: flexure direction parallel to the stitch lines, flexure direction perpendicular to the stitch lines. 12 1 8 6 4 2 6 4 Mała Low (1) 8 warstwowy 1 warstwowy Mała Low (1) Średnia Medium Duża High (1) (6) 8 warstwowy 1 warstwowy Mała Low (1) Średnia Medium Duża High (1) (6) Rys.6. Wartości wskaźnika lepkości DJ otrzymane dla laminatów niezszywanych oraz dla odpowiednich laminatów zszywanych przy różnej sile naciągu nici: kierunek obciążania równoległy do kierunku linii szwów, kierunek obciążania prostopadły do kierunku linii szwów. Fig.6. The results of viscosity factor DJ obtained for unstitched laminates and equivalent laminates stitched by various stitch tension force: flexure direction parallel to the stitch lines, flexure direction perpendicular to the stitch lines. 618 INŻYNIERIA MATERIAŁOWA ROK XXVII

is^raspw^^ Rys.7. Zdjęcia struktury laminatu niezszywanego ( i zszywanego (b, c, d) z widocznymi odchyleniami pasm włókien zbrojących oraz schemat przedstawiający obszary ilustrowane przez zdjęcia. Fig. 7. Micrographs of both, unstitched ( and stitched (b, c, d) laminate, with evident deflections of reinforcing fibers skeins and a schema showing the areas ilustrated at the micrographs. c) Równolegle Prostopadle Równolegle Prostopadle Równolegle Prostopadle 25 25 2 2 2 15 1 5 15 1 5 15 1 5 3 6 3 6 9 3 6 9 Ugięcie mm Ugięcie mm Ugięcie mm Rys.8. Reprezentatywne krzywe zginania statycznego dla laminatu klasycznego i zszywanego, zginanego równolegle oraz prostopadle do kierunku linii szwów: laminat zszywany ręcznie przy małej sile naciągu nici (ok. 1 jednostk, laminat zszywany maszynowo przy średniej sile naciągu nici (6 jednostek), c) laminat zszywany maszynowo przy dużej sile naciągu nici (1 jednostek). Fig. 8. Representative static flexure diagrams for both, unstitched and stitched laminate, bent parallel and perpendicularly to the stitch lines direction: laminate stitched manually by low stitch tension force (circa 1 unit), laminate stitched by machine, by medium stitch tension force (6 units), c) laminate stitched by machine, by medium stitch tension force (1 units). Rozpatrując wykresy procentowych zmian wytrzymałości na zginanie i modułu przy zginaniu (Rys.9) oraz udarności i wskaźnika lepkości DJ (Rys. 1) laminatów zszywanych z różnymi siłami naciągu nici, w porównaniu z odpowiednimi laminatami niezszywanymi, widać bardzo podobne tendencje zmian dla laminatów 8 i 1 warstwowych. Szczególnie dobrą zgodność 1 przebiegu wykresów widać w przypadku wytrzymałości na zginanie i modułu sprężystości. Jedynie w przypadku kierunku zginania prostopadłego do ułożenia szwów i dużej siły naciągu nici widać nieco większy spadek dla laminatu 1 warstwowego. Może to być związane z nieco większym względnym obniżeniem wskaźnika przekroju - laminat 1 warstwowy jest grubszy od 8 warstwowego i może cechować się większym potencjałem do obniżenia grubości, szczególnie przy dużej sile naciągu nici zszywającej. Trendy zmian modułu i wytrzymałości na zginanie są bardzo podobne, co świadczy o silnym związku utraty części nośności przez laminat po zszywaniu z obniżeniem modułu. Wynika to z ułatwionego zginania wzdłuż uprzywilejowanych linii. Wielkość różnic w wytrzymałości na zginanie, module sprężystości i udarności dla laminatów klasycznych oraz zszywanych z różnymi siłami naciągu nici, wynosi od ok. 15% dla małej siły naciągu, do prawie 4% dla dużej siły naciągu. Tak duży postęp degradacji właściwości mechanicznych w miarę wzrostu deformacji zbrojenia laminatu, spowodowanej siłą naciągu nici zszywającej, świadczy o ogromnym wpływie tego typu deformacji na właściwości laminatów zszywanych. Jeżeli chodzi o właściwości mechaniczne związane ze zginaniem, jest to prawdopodobnie najistotniejszy typ zaburzenia struktury w laminatach o zszywanym zbrojeniu. Rzeczą oczywistą wydaje się dążenie do stosowania jak najmniejszych sił naciągu nici 1 2 3 4 J 4 6 8 4 6 8 1 warstw - równolegle 1 warstw - prostopadle 1 warstw - równolegle 1 warstw - prostopadle Rys.9. Wykresy procentowych różnic wytrzymałości na zginanie Rg oraz modułu sprężystości przy zginaniu Eg dla laminatów zszywanych przy różnej sile naciągu nici, w porównaniu z odpowiednimi laminatami niezszywanymi. Dla szycia ręcznego przyjęto siłę naciągu równą 1 jednostce. Fig. 9. Diagrams of percent differences in flexural strength Rg and in flexural elastic modulus Eg, of laminates stitched by various stitch tension force in comparison with equivalent unstitched ones. For manual stitching a stitch tension force of 1 unit was established NR 3/26 INŻYNIE RIA MATERIAŁ OWA 619

podczas zszywania. Problemem jest fakt, że większość maszyn do szycia wymaga stosunkowo dużej siły naciągu nici, szczególnie podczas zszywania grubych materiałów, jakimi sąpreformy szklanego zbrojenia - przykładem jest maszyna typu Łucznik 834, gdzie minimalna siła naciągu przy której możliwe było zszywanie 1 warstwowych preform, wynosiła 6 jednostek (przy zakresie 1-1 jednostek). Dla skutecznego zszywania włóknistych preform zbrojących najlepiej wykorzystywać maszyny o specjalnej konstrukcji [22]. 1 2 12 1 8 warstw równolegle 8 warstw prostopadle 1 warstw równolegle 1 warstw prostopadle 2 4 6 8 1 12 8 6 1 warstw - równolegle 1 warstw - prostopadle 2 4 6 8 1 12 Rys. 1. Wykresy procentowych różnic udarności Charpy ego a oraz wskaźnika lepkości DJ dla laminatów zszywanych przy różnej sile naciągu nici, w porównaniu z odpowiednimi laminatami niezszywanymi. Dla szycia ręcznego przyjęto siłę naciągu równą 1 jednostce. Fig.1. Diagrams of percent differences in Charpy impact resistance a and in viscosity factor DJ, of laminates stitched by various stitch tension force in comparison with equivalent unstitched ones. For manual stitching a stitch tension force of 1 unit was established. WNIOSKI Z BADAŃ W miarę wzrostu siły naciągu nici podczas zszywania warstw zbrojących wzrasta stopień deformacji struktury zbrojenia laminatu zszywanego. Deformacja spowodowana naciągiem nici zszywającej ma postać linii, wzdłuż których grubość (wskaźnik przekroju) preformy zbrojącej jest mniejsza. Obszary te stają się liniami ułatwionego niszczenia podczas zginania. Zwiększenie siły naciągu nici zszywającej laminat powoduje obniżenie naprężenia przenoszonego przez materiał podczas próby zginania, praktycznie w całym zakresie ugięcia. Obniżenie następuje zarówno dla zginania laminatu w kierunku prostopadłym, jak i równoległym do linii szwów, jednakże w kierunku prostopadłym jest znacznie większe. Zmiany te postępują wraz ze wzrostem siły naciągu. Obecność deformacji (linii zmniejszonej grubości struktury zbrojącej) powoduje znaczne pogorszenie właściwości sprężystych i wytrzymałościowych laminatu zszywanego, szczególnie przy zginaniu. Zwiększenie siły naciągu nici zszywającej powoduje zwiększenie anizotropii właściwości sprężystych i wytrzymałościowych laminatu zszywanego w kierunku równoległym i prostopadłym do linii szwów. Zszywanie preform zbrojących laminatów należy prowadzić przy możliwie najmniejszej sile naciągu nici. LITERATURA [3] Su K. B.: Delamination resistance of stitched thermoplastic matrix composite laminates, ASTM STP 144,1989, s. 279-3 [4] Chung W. C, Jang B. Z., Chang T. C, Hwang L R., Wilcox R. C: Fracture behaviour of stitched multidirectional composites, Material Science and Engineering, A1 12 (1989) s. 157-173 [5] Jang B. Z., Cholakara M., Jang B. P., Shih W. K.: Mechanical properties in multidimensional composites, Polymer Engineering and Science, 31 (1991) s. 4-46 [6] Cantwell W. J., Morton J.: The impact resistance of composite materials - A review, Composites, 22 (1991) s. 347-362 [7] Mayadas A., Pastore C, Ko F. K.: Tensile and shear properties of composites by various reinforcement concepts, Proceedings of 3 th International SAMPE Symposium, 19-25 March 1985, s. 1284-1293 [8] Chan W. S.: Design approaches for edge delamination resistance in laminated composites, Journal of Composites Technology and Research, 14 (1991) s. 91-96 [9] Jain L. K., Mai Y.-W.: Recent work on stitching of laminated composites - theoretical analysis and experiments, Proc. ICCM - 11, Gold Coast, Australia, 1997 [1] Stickler P. B., Ramulu M.: Parametric analyses of stitched composite T-joints by the finite element method, Materials and Design, 23 (22) s. 751-758 [11] Reeder J. R., Glaessgen E. H.: Debonding of stitched composite joints under static and fatigue loading, Journal of Reinforced Plastics and Composites, vol. 23, No. 3/24, s. 249-63 [12] Brown A. S.: Cutting composite costs with needle and thread, Aerospace America, 24-25 listopad 1997 [13] Mouritz A. P., Bannister M. K., Falzon P.J., Leong K. H: Review of applications for advanced three-dimensional fibre textile composites, Composites: Part A, 3 (1999) s. 1445-61 [14]Rhee K. Y., Kim H. J., Park S. J.: Effect of strain rate on the compressive properties of graphite/epoxy composite in a submarine environment, Composites: Part B 37 (26) s. 21-25 [15] Mouritz A. P.: The damage to stitched GRP laminates by underwater explosion shock loading, Composites Science and Technology, 55 (1995) s. 365-74 [16] Mouritz A. P.:Flexural properties of stitched GRP laminates, Composites: Part A, 27 (1996) s. 525-3 [17] Mouritz A. P.: Ballistic impact and explosive blast resistance of stitched composites, Composites: Part B, 32 (21) s. 431-439 [18] Shah Khan M. Z., Mouritz A. P.: Fatigue behaviour of stitched GRP laminates, Composites Science and Technology, 56 (1996) s. 695-71 [19] Mouritz A. P., Cox B. N.: A mechanistic approach to the properties of stitched laminates, Composites: Part A, 31 (2) s. 1-27 [2] Hosur M. V., Vaidya U. K, Ulven C, Jeelani S.: Performance of stitched/unstitched woven carbon/epoxy composites under high velocity impact loading, Composite Structures, 64 (24) s. 455-466 [21] Kozioł M., Hyla I., Rutecka M.: Wpływ zszywania zbrojenia laminatów polimer - włókno szklane na ich właściwości wytrzymałościowe podczas zginania statycznego oraz dynamicznego, Materiały Konferencyjne Nowe Technologie i Materiały w Metalurgii i Inżynierii Materiałowej. XII Seminarium Naukowe, s. 173-178, Katowice, 24 [22]Kresse D.: Robotergeführte Einseit - Nähtechnik für die Preformherstellung, Materiały Konferencyjne Tagungsband zum 5. Werkstofftechnischen Kolloquium, Chemnitz, 24-25 październik 22 [23] Podolski P., Myalski J., Śleziona J., Program Komputerowy CAŁKA J, Politechnika Śląska, Katedra Technologii Stopów Metali i Kompozytów, Katowice, 22 [1] Prichard J. C, Hogg P. J.: The role of impact damage in postimpacted compression testing, Composites, 21 (199) s. 53-511 [2] Liu D.: Delamination resistance in stitched and unstitched composite plates subjected to impact loading, Journal of Reinforced Plastics and Composites, 9 (199) s. 59-69 62 INŻYNIERIA MATERIAŁOWA ROK XXVII