KOMPOZYTY (COMPOSITES) 5(5) Bzyli Kruicz, Aleky Pejuk Pliechnik Biłck, Wydził Mechniczny, ul. Wiejk 45C, 5-95 Biłyk Wikr W. Brukw 3 rdzieńki Pńwwy Uniwerye i. J. Kuły, ul. Orzezkwej, rdn, Biłruś BADANIE KOMPOZYTU EPOKSYDOWO-SZKLANEO NA PEŁZANIE PRZY SKRĘCANIU Przedwin wyniki bdń ełzni kzyu ekydweg rzy ły M() cn i zienny encie kręcjący M() M ( A σin πν) (ry. ). Bdn róbki w ci rurek średnicy wewnęrznej d w 3, grubści ścinek i długści irwej l (ry. ). Onwę kzyu nwił żywic ekydw Eidin 5 uwrdzn rójeylenczeriną. Wzcnienie kzyu były rvingu w ilści 3% wg., ułżne d kąe d ±3 d 45º. Dl kich róbek kzyu wyznczn wyrzyłść n kręcnie R i duł Kirchhff (ry. 3). Wyniki ełzni rzy bciążeniu yczny (ry. 4) dły dwę d złżeni, że bdny kzy je liniw-lekrężyy, dl kóreg bliczn jądr ełzni K(). Pdcz ełzni dyniczneg rejerwn ęle hierezy. N ich dwie wyznczn duł zelny, jeg część rzeczywią ', część urjną '' i ngen ką rzeunięci fzweg gφ (ry. 5). Wyienine wielkści równn z blicznyi n dwie ekeryenlnie wyznczneg jądr ełzni. Wynikjące różnice iędzy równnyi wrścii, ', '' rz gφ (ry. 5) ą nęwe cech eriłwych kłdników kzyu, j. lekrężyej nwy (żywicy ekydwej) i rężyeg zbrjeni (włókien zklnych). Słw kluczwe: kzy ekydw-zklny, ełznie, ełznie dyniczne (wibrełznie), duł zelny ROTATION CREEP TESTIN OF LASS-EPOXY COMPOSITE In he er, reul f cree eing n exide rein cie wih cnn M() cn nd vrible rque M() M (A σin πν) hve been reened (Fig. ). Sle in he fr f ube wih inernl dieer f d w 3, wll hickne f nd eing lengh f l were ued he eing (Fig. ). Exy rein Eidin 5 cured by riehyleneerine cniued he cie rix. Rving rie in he un f 3% f l weigh lced n ngle f ±3 45º reinfrced he cie. Trinl rengh R nd Kirchff dule were deerined fr he eed cie le (Fig. 3). Inveigin fr reul he ic ld (Fig. 4) were he grund fr he uin h he eed cie i liner-vicelic, fr which creeing cre K() w deerined. During dynic cree, hierei l were recrded. Bed n he, clex dulu, i rge dulu r ', l dulu r '' nd l ngen gφ were clculed (Fig. 5). Preened vlue were cred wih he vlue clculed fr exerienlly deerined creeing cre. Idenified differencie ng, ', '' nd gφ vlue (Fig. 5) were he reul f eril rerie f cie cnen, i.e. vicelic rix (exy rein) nd elic reinfrceen (fibregl). Key wrd: gl-exy cie, cree, dynic cree (vibr-cree), dulu WSTĘP Rzwój zwń kzyów je związny z ęe rzwiązń knrukcyjn-echnlgicznych, w kórych ą wykrzyywne ich włściwści rzy różnrdnych bciążenich. Włściwści kzyu zleżą d rdzju i ilści jeg kłdników, bu ułżeni włókien i echnlgii wywrzni ółfbryków lub gwych wyrbów []. Włściwści echniczne kzyu ekydw-- zklneg w zdniczej ierze kzłuje zbrjenie w ci włókien zklnych i żywic ekydw jk nw. Włókn zklne je liniw rężye d zerwni, ni żywic ekydw je wrzywe lekrężyy. Sąd eż kzy ekydw- -zklny również wykzuje cechy lekrężye. Kzyy idjące urządkwną rukurę zbrjeni w ewny zkreie bciążeń ą liniw lekrężye. Fenenlgiczn eri lekrężyści liniwej zwier ściłe związki wiążące funkcje lekrężyści []. W niniejzej rcy rzedie nlizy będą nęujące wielkści: zelny duł rężyści ciwej z (duł Kirchhff), jeg część rzeczywi i część urjn, rz ngen ką rzeunięci fzweg gφ. Pwyżze wielkści bliczn n dwie wyznczneg dświdczlnie jądr ełzni K(), ich wrści równn z dnyi dświdczlnyi. Skłdwe zelneg dułu Kirchhff wyrżne rzez jądr ełzni ją ć:, dr inż., 3 rzy rcwnik nukwy
86 B. Kruicz, A. Pejuk, V.V. Brukv K c () ( K ) K c K () ( K c ) K gdzie: K c i K dwiedni cinu i inu rzekzłceni Furier jądr ełzni K(). Mduł zelny i gφ bliczn jk ( ) ( ) z, WARUNKI DOŚWIADCZENIA g ϕ (3) Kzy wyknny z żywicy ekydwej wzcninej rvingie zklny nleży d wrzyw dużej zywnści. Jeg lekrężye włściwści njełniej uwidczniją ię rzy ścinniu i dleg en rdzj bciążeni wybrn d bdń. Sn ścinni zrelizwn, bciążjąc ene kręcjący M cienkścienne róbki cylindryczne. Sche róbek kzn n ryunku. Ni róbki bciążn zgdnie ze chee rzedwiny n ryunku. Przy róbch ycznych wibrr (4) był unieruchiny. Próbki d bdń wyknn z żywicy ekydwej wzcninej włókne zklny wielwy yu E (włókn eleenrne 9 μ, ex 4, żywic ekydw Eidin 5, uwrdzcz - TECZA). Włókn zklne nie były rerwne. P rvingu ułżn w ześciu wrwch. Wrwę nwił rving nwinięy w różnych róbkch dwiedni d kąe α ±3; 35; 4; 45 w unku d i róbki. Ką w klejnych wrwch róbki zienin, znk ką, kóry zwł ły n cłej długści róbki. Różne kąy ułżeni włókien w róbkch zwliły n zróżnicwnie bciążeni włókien rzy y y bciążeniu zewnęrzny. Zwrść zkł w róbce wynił - 3% wg. Próbki biern z śrdkwych części rur długści. Wrść nrężeni yczneg uśrednineg bliczn rzy złżeniu, że róbk je cienkścienn i izrw, j. M π g( d g) (4) gdzie: M - en kręcjący, d z - średnic zewnęrzn róbki. Odkzłcenie ciwe róbki bliczn n dwie iru ką bru rzekrjów ddlnych długść irwą l. Złżenie jednrdnści eriłu róbki zwlił n wyznczenie dułu rężyści ciwej (duł Kirchhff) bdnych róbek. Mduł wyznczn w zkreie nrężeń < 5 MP. Przy y ziie nrężeń róbki dkzłcły ię zgdnie z rwe Hke. z Ry.. Sche róbki: α - ką, jki wrzy rvingu z kierunkie i róbki Fig.. Sle chee: α - ngle, which i cniued by rving ring wih xi direcin f he le MODUŁ KIRCHHOFFA I WYTRZYMAŁOŚĆ NA SKRĘCANIE R S N ryunku 3 rzedwin wyniki wyzncznych dułów i wyrzyłści n kręcnie R w zleżnści d ką ułżeni włókien w róbce. Wyrzyłść n kręcnie wyznczn n zynie wyrzyłściwej KM-5-. Wyrzyłść n kręcnie bliczn ze wzru (4) jk nrężenie yczne R, rzyjując kylną wrść enu kręcjąceg M, rzy kóry nęwł znizczenie róbki. Wrść R kzyu dny kącie krzyżwni włókien uln jk średnią z rób. Dne dświdczlne rzedwine n ryunku 3 in funkcji: ( in α ) Ry.. Sche bciążeni róbki: - róbk, - dyner, 3 - łżyk, 4 - wibrr, 5 - dźwigni d wywływni enu kręcjąceg Fig.. Sle ld chee: - le, - dyneer, 3 - bering, 4 - vibrr, 5 - lever fr genering he rque R R (k in α k ) gdzie: MP, R MP. Wółczynniki,, k, k bliczn edą njniejzych kwdrów. Ich
Bdnie kzyu ekydw-zklneg n ełznie rzy kręcniu 87 wrści ą nęujące: 594,; 437,7; k 4,; k 5,. Z rzedwinych dnych n ryunku 3 wynik, że bdne róbki kzyu idły njwiękzą zywnść rz wyrzyłść n kręcnie, gdy ką α, jki wrzyły włókn zklne z ią róbki, wynił 45º. Je wynik zgdny z lierurą [3]. Ten kierunek ułżeni rvingu krywł ię z kierunkie nrężeń głównych w bdnych róbkch. O wyrzyłści róbek kzyu n kręcnie decydwł rzwrwienie włókien rvingu. ) () c f () (6) gdzie:, - wółczynniki bliczne edą njniejzych kwdrów, h, MP. Anliz wrści wółczynników, dl zczególnych kąów ułżeni włókien w kzycie wykzł, że wykłdnik ęgi żn rzyjąć jk wrść łą. Wółczynnik je zienny i rkywn g zleżnścią c α c α (7) gdzie:, - łe. [MP] 5 45 4 35 3 5 5 46 44 39 7 Ką ułżeni włókien c/? 5 [rd?mpā ] 4 3,,, 3, 4, 5, [h] - 3-35 - 4-45 b) R [MP] 6 4 98 96 94 9 9 9496 Ry. 3. Wływ ką ułżeni włókien n: ) duł, b) wyrzyłść n kręcnie R Fig. 3. Relin beween fibre ciin ngle nd: ) dule, b) rinl rengh R WYNIKI BADAŃ NA PEŁZANIE Próby ełzni rwdzn rzy nęujących nrężenich łych w czie: 8,; 4,3; 3,4; 4,6 MP. Mkylne nrężenie nizczące nwił kł 3% nrężeni nizcząceg róbkę. Kżdą róbkę ddn ełzniu w czie 5 gdz. Wyniki dkzłceń ełzni rzedwin n ryunku 4. Obliczn je według wzru (5 ) jk różnicę dkzłceń cłkwiych i rężyych rzy różnych kąch ułżeni włókien w kzycie c () ( ) 985 (5) D iu dkzłceń ełzni wybrn funkcję ęgwą rzedwiną z cą wzru 7 373 Ką ułżeni włókien Ry. 4. Wyniki rób ełzni kzyu c()/ Fig. 4. Reul f cie c()/ cree eing Linie ciągłe n ryunku 4 ą wynikie rzyjęej rkycji. Orzyne wyniki ełzni kzyu łużyły również d wyznczenie jeg jądr ełzni K(). Wyęuje n w równnich cłkwych Vlerry () K( θ ) ( θ ) dθ Wykrzyując zleżnści (5)-(8), rzyn K() A ( α) gdzie A( ) f & () ( c α c α) ( c α c α ) α WYNIKI BADAŃ MODUŁU ZESPOLONEO Z I JEO SKŁADOWYCH I (8) Zelny duł Kirchhff z, jeg kłdwe, j. rzeczywią i urjną, rz ngen ką rzeunięci fzweg gφ wyznczn jk dl wrzyw liniw-lekrężyeg bciążneg wyuzenie dyniczny rzebiegu (9)
88 B. Kruicz, A. Pejuk, V.V. Brukv ( πν) ex () gdzie: - nrężenie średnie, - liud nrężeni, ν - część drgń. Dl k zdneg bciążeni czekiwn dkzłceni ciweg zgdneg z równnie (7) ( ) [ ex( iω) ] [ ex( iωθ )] K( θ ) dθ () Wykrzyując rnfrcję Furier cłek we wzrze (), dwieniu z ( Θ), jądr ełzni (8) rz wykrzyując włnści funkcji Γ Γ()/, rzyn (, α ) ex ( iω) f (, α ) Γ( ) A ω A i π c () π in ω Γ( ) Z nlizy wzru () wynik, że rzewidywne dkzłcenie róbki je uą dkzłceni yczneg /(α) i dkzłceni ełzni f(, α)/, n kóre je nłżne dkzłcenie hrnicznie zienne () ex(iω ) z ex(i ) C c ic in (3) π π ω gdzie C A(α)Γ()/ ω. Z wzru () wynik duł zelny z i dlej, rz gϕ, j. z C c ic in C c C in C c C c C in C c C in C in (4) (5) (6) C in gϕ (7) C c Wrści dświdczlne zelneg duł Kirchhff z, jeg kłdwych - i rz gϕ wyznczn z ęli hierezy rejerwnej dcz ełzni dyniczneg [4]. ) b) c) d) z [MP] Hz 8 6 4 ere. g ką rzeunięci fzweg ' [MP] 8 6 4 ere. ''[MP] 35 3 5 5 5 ee.,35,3,5,,5,,5 Ką ułżeni włókien Ką ułżeni włókien Ką ułżeni włókien ere. Ką ułżeni włókien
Bdnie kzyu ekydw-zklneg n ełznie rzy kręcniu 89 Ry. 5. ) z, b), c), d) gϕ d uzyknych dświdczlnie i blicznych n dwie jądr ełzni rzy 36,5 MP, 4,7 MP, ν Fig. 5. ) z, b), c), d) gϕ d, which were clculed during eing nd deerined n he bi f creeing cre 36.5 MP, 4.7 MP, ν Uzykne wrści dświdczlne zd, d, d rz gϕ d równn z blicznyi n dwie jądr ełzni dl czu 5 h (ry. 5). Z dnych rzedwinych n ryunku 5 wynik, że wrści dułów Kirchhff yczneg ( Hz) i zelneg z, wyznczneg n dwie rzebiegu ęli hierezy ( ), ą zbliżne. Mduł zelny bliczny ( ere.) n dwie jądr ełzni je wyżzy d dułów yczneg i wyznczneg dświdczlnie. T endencj dyczy eż części rzeczywiej zelneg dułu Kirchhff (ry. 5b). W rzydku dułu zelneg z różnic je njniejz rzy kącie krzyżwni włókien w róbce α 45, j. gdy włókn w róbce ą ddne dziłniu nrężeń głównych. Wrści części rzeczywiej dułu zelneg ą njniejze rzy kącie α 3. Inie różnią ię iędzy bą wrści części urjnej (ry. 5c) i ngen ką rzeunięci fzweg gϕ (ry. 5d), wyzncznych n dwie rzebiegu ęli hierezy ( ) i bliczneg n dwie jądr ełzni ( ) [5]. Wynikłe różnice ą nęwe cech eriłwych kłdników kzyu, j. lekrężyej nwy (żywicy ekydwej) i rężyeg zbrjeni (włókien zklnych). Onw decyduje rzeunięciu fzwy dkzłceni w unku d nrężeni, wyrżny rzez gϕ, czeg knekwencją je idenyczne kzłwnie ię wrści części urjnej zelneg dułu Kirchhff. WNIOSKI. Wyrzyłść kzyu i yczny duł Kirchhff je njwiękzy, gdy włókn zklne wrzą z ią róbki ką α 45º.. Prównnie wrści dułów zelneg z, jeg części rzeczywiej i urjnej rz ngen ką rzeunięci fzweg gϕ, wyzncznych dświdczlnie n dwie rzebiegu ęli hierezy rz blicznych n dwie jądr ełzni, wkzuje, że wrści bliczne ą wyżze w unku d dświdczlnych. W bu ych rzydkch wyęują znczne różnice (kł rzędy wielkści) iędzy wrścii dułu i gϕ. 3. Wykzn, że dl kzyu idjąceg rzy ełzniu cechy liniw-lekrężye wyęują grniczeni w wyznczniu zelneg dułu z i gφ n dwie jądr ełzni. Prcę wyknn w Pliechnice Biłckiej, finnwnej ze śrdków rzezncznych n dziłlnść uwą S/WM//3. LITERATURA [] Wilczyńki A., Mechnik lierów w rkyce knrukcyjnej, WNT, Wrzw 984. [] Wilczyńki A., Nw funkcj yu wykłdniczeg jk funkcj wrząc w lekrężyści, M. X Seinriu n. Tw- rzyw zuczne w budwie zyn, Krków 3, 43-49. [3] Kłwk-Włkwicz Z., Królikwki W., Penczek P., Żywice i liny lierwe, WNT, Wrzw 969. [4] Kruicz B., Bdni wływu kzycji linów n ich relgiczne włściwści dyniczne - rzrw dkrk, Biłyk 979. [5] Jkwluk A., Kruicz B., Ogrniczeni wyznczni wielkści dynicznych cił lekrężyych n dwie jądr ełzni, Inżynieri Meriłw 983, 6, 79-8. Recenzen Zbigniew Rłniec