Megnövelt szívósságú, szénszál/epoxi kompozit főiránytól eltérő húzó tulajdonságainak meghatározása

Vermes Brúnó, BSc IV. évfolyam (BME VBK)

e-mail: vermesbruno@gmail.com

Konzulensek: Dr. Czél Gergely, Polimertechnika Tanszék (BME GPK)

e-mail: czel@pt.bme.hu

Prof. Dr. Czigány Tibor, Polimertechnika Tanszék (BME GPK)

e-mail: czigany@pt.bme.hu

Dr. Jonathan Fuller, Repülőmérnöki Tanszék (Bristoli Egyetem)

e-mail: j.d.fuller@bristol.ac.uk

A szálerősítésű polimer kompozitok rendkívül kedvező tömegre fajlagosított mechanikai tulajdonság arányuknak köszönhetően egyre inkább teret hódítanak számos ipari szegmensben, így többek között a sportszer-, a versenyautó- és a repülőgépiparban is. Ezen anyagok tömeges felhasználásának egyelőre áruk, valamint néhány – az egyéb szerkezeti anyagokéhoz képest – kedvezőtlen tulajdonságuk szab határt. A hosszúszál erősítésű térhálós polimer mátrixú kompozitokra általában jellemző az alacsony szakadási nyúlás, illetve a rideg viselkedés, amely elsősorban olyan felhasználási területeken jelent hátrányt, ahol a termék ütésszerű, vagy kiszámíthatatlan terhelésnek is ki van téve. Emellett mivel egy alkatrészt életútja során általában nem csak egyirányú terhelés ér, kritikus fontosságú információt szolgáltathatnak a főiránytól eltérő irányban végzett mechanikai vizsgálatok is.

Ezen TDK munka a nagy teljesítményű kompozit anyagok új, a fémekéhez hasonló szívós viselkedést mutató generációjának kifejlesztését célul kitűző HiPerDuCT kutatási program keretein belül a Bristoli Egyetem Kompozit Kutató Intézetében (ACCIS) készült. A lehető legjobb minőségű vizsgálati anyagok reprodukálható előállítása és vizsgálata érdekében a szál-mátrix arányt precízen beállító prepreg alapanyagokat, illetve a hibahelyek számát minimalizáló autoklávos feldolgozástechnológiát alkalmaztuk. A projekt előzetes eredményei alapján ígéretes, 22 rétegű, [±265/0]s szerkezetű szénszál erősítésű rétegelt kompozit lemezzel kapcsolatos számítási, előállítási, mechanikai vizsgálati, illetve kiértékelési lépések képezték a munka gerincét. A próbatestekben található szálerősítés főirányához (0°) képest különböző irányokban végeztem szakítóvizsgálatokat amelyek során video-extenzométert alkalmaztam a kvázi-statikus terhelés hatására végbemenő deformációk pontos mérése érdekében. A tönkremeneteli mechanizmusok mélyebb megértése, illetve azok egymással való jobb összehasonlíthatósága érdekében a mérések során akusztikus emissziós módszerrel további adatokat rögzítettünk.

A munka során demonstráltuk, hogy a vizsgált szánszál erősítésű epoxi anyag a főirányán kívül is képes bizonyos mértékű „szívósságot” biztosítani tönkremenetele során. Ezen kívül új, hasznos ismereteket szereztünk és közelebb kerültünk az új anyag tönkremeneteli mechanizmusának megértéséhez. Elsőként vizsgáltuk az új szívós anyag mechanikai tulajdonságait a főiránytól eltérő irányokban, hasznos adatokat szolgáltatva a bonyolultabb terhelésekre adott válasz későbbi, modellezés útján történő előrejelzéséhez.

Irodalom:

1. J.D. Fuller, M.R. Wisnom: Pseudo-ductility and damage suppression in thin ply CFRP angle ply laminates. Composites, A 69, 64-71 (2015).

2. M. Fotouhi, M.A. Najafabadi: Investigations of the mixed-mode delamination in polymer-matrix composites using acoustic emission technique. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 33, 1767-1782 (2014).

szerző

Vermes Brúnó
Vegyészmérnöki alapképzési szak, nappali BSC
alapképzés (BA/BSc)

konzulensek

Dr. Czél Gergely
Egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék
Dr. Czigány Tibor
egyetemi tanár, Polimertechnika Tanszék

helyezés

I. helyezett