Mechanikai Laboratórium Rugalmasságtani jellemzők mérése üveg- és szénszálas kompozitokon Mihálovits István

Anyagok a rugalmas tartományban Teherviselő szerkezeteink tervezésénél az anyagok rugalmas tartományát használjuk ki. Az anyagok rugalmas tartományában az erőhatások és a hatásukra létrejövő alakváltozások közötti összefüggéseket a rugalmasságtan fejezi ki.

Alapfogalmak Általános - térbeli - feszültségi állapot leírása : feszültségtenzor: alakváltozási tenzor:

Anyagjellemzők Rugalmassági tényezők: Ex, Ey, Ez. Az összefüggést az alakváltozások és a feszültségek között az anyagjellemzők adják: Rugalmassági tényezők: Ex, Ey, Ez. Csúsztató rugalmassági tényezők: Gxy,Gxz,Gyz. Poisson féle számok: xy... zy

E=/ , G=/ , =x/y A fémek esete fémek izotrópnak tekinthetők, így az összefüggések egyszerűbbek: E=/ , G=/ , =x/y

A kompozitok A kompozitok társított szerkezeti anyagok. A társított anyag formája szerint a kompozit lehet: Szemcsés adalékú anyag, Szálas kompozit, Rétegelt kompozit, Felületi réteggel bevont. Az itt vizsgált anyagok üveg- és szénszál erősítésű műanyagok.

Alkalmazott szálirányok a kompozitokban A vizsgált anyagok különböző szálakkal készült, különböző orientációjú kompozit rétegek kombinációiból összeállított termék

A mérési eljárások Szakító vizsgálat : E,  meghatározása Nyomó vizsgálat : E,  meghatározása Hajlító (nyíró) vizsgálat : G meghatározása A vizsgálati hőmérsékletek: +23oC - 40oC +120oC

A szakító vizsgálat

A rugalmassági tényező értelmezése

A szakító vizsgálat végrehajtása

A szakító vizsgálat

A szakító vizsgálat végrehajtása

A vizsgálat műszerezése

A mérő- és adatrögzítő rendszer

A nyomó vizsgálat végrehajtása

Törés a nyomó vizsgálatnál

 nyírófeszültség =F/AO  szögtorzulás, közvetlenül nem tudjuk mérni, A G meghatározása G=/  nyírófeszültség =F/AO  szögtorzulás, közvetlenül nem tudjuk mérni, az alakváltozási Mohr- körből számítható

A G meghatározása

A hajlító vizsgálat készüléke ASTM szabvány

A hajlító vizsgálat készüléke

Vizsgálat -40oC és +120oC hőmérsékleten

Vizsgálat -40oC és +120oC hőmérsékleten

Vizsgálati eredmények Szakító vizsgálat Hosszirány Keresztirány +20 -40o +120o +20o -40o +120o E 16022 14097 17392 11043 12864 12353 1. anyag xy 0,29 0,30 0,34 0,30 0,25 0,40 xz 0,28 0,42 4,94 0,19 0,19 0,70 E 21172 23855 26609 8762 11733 2386 9. anyag xy 0,48 0,43 1,22 0,22 0,22 0,18 xz 0,07 0,50 0,77 0,13 0,36 0,25 [E]= N/mm2

Vizsgálati eredmények Nyomó vizsgálat Hosszirány Keresztirány +20o -4 0o +120o +20o -40o +120o E 13254 14145 5080 13232 17868 9502 1. anyag xy 0,33 0,29 0,24 0,33 0,33 0,29 xz 0,18 0,73 0,75 0,17 0,09 0,89 E 23126 26723 14239 10648 23857 1881 9. anyag xy 0,44 0,38 1,05 0,22 0,17 0,42 xz 0,08 10,34 0,04 0,14 2,52 0,23 [E]= N/mm2

Vizsgálati eredmények Hajlító vizsgálat Hosszirány Keresztirány +20 -40o +120o +20o -40o +120o 1. anyag G 4191 4619 4839 5179 4719 6762 9. anyag G 4078 5540 10659 3802 4419 10542 [G]= N/mm2

A téma szakmai eredményei Mérési eljárást dolgoztunk ki rugalmasságtani jellemzők mérésére Szabványos ( ASTM ) eljárásokkal és ezekhez szükséges készülékekkel rendelkezünk műanyag kompozitok -amelyek a 21. század anyagai- mechanikai jellemzőinek vizsgálatához Megvalósult egy sokcsatornás, digitális jelrögzítéssel és feldolgozással működő mérő- és adatkezelő rendszer E mérőrendszer további lehetőségeket nyújt mechanikai menyiségek digitális méréséhez és jelkezeléséhez ( pl. maradó nyúlás, Rp0,2 , E- mérése, stb.)