Helyszíni metallográfia a diagnosztika szolgálatában

Mechanikai Laboratórium

Rugalmasságtani jellemzők mérése

üveg- és szénszálas kompozitokon

Mihálovits István

Anyagok a rugalmastartományban

 Teherviselő szerkezeteink tervezésénél azanyagok rugalmas tartományát használjuk ki.

 Az anyagok rugalmas tartományában azerőhatások és a hatásukra létrejövőalakváltozások közötti összefüggéseket arugalmasságtan fejezi ki.

Alapfogalmak

 Általános - térbeli - feszültségi állapot leírása :

 feszültségtenzor:

 alakváltozási tenzor:

Anyagjellemzők

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

A fémek esete

• fémek izotrópnak tekinthetők, így azösszefüggések 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 szénszálerősítésű műanyagok.

Alkalmazott szálirányok a kompozitokban

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI komp.2\ea, rajzok\PB190081.JPG$

A vizsgált anyagok különböző szálakkal készült, különbözőorientációjú 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

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI komp.2\ea, rajzok\PB130044.JPG$

A rugalmassági tényező értelmezése

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI komp.2\ea, rajzok\PB160065.JPG$

A szakító vizsgálat végrehajtása

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI komp.2\P9220071.JPG$

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI komp.2\P9220070.JPG$

A szakító vizsgálat

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI komp.2\ea, rajzok\PB130044.JPG$

A szakító vizsgálat végrehajtása

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI kompozit vizsgálat\PB290053.JPG$

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI kompozit vizsgálat\PB290056.JPG$

A vizsgálat műszerezése

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI komp.2\P9220064.JPG$

A mérő- és adatrögzítő rendszer

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI kompozit vizsgálat\PC020077.JPG$

A nyomó vizsgálat végrehajtása

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI kompozit vizsgálat\PC230232.JPG$

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI kompozit vizsgálat\PC230233.JPG$

Törés a nyomó vizsgálatnál

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI kompozit vizsgálat\P1080029.JPG$

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI kompozit vizsgálat\P1060015.JPG$

A G meghatározása

G=/

 nyírófeszültség =F/AO

 szögtorzulás, közvetlenül nem tudjuk mérni,

az alakváltozási Mohr- körből számítható

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI komp.2\ea, rajzok\PB160060.JPG$

A G meghatározása

A hajlító vizsgálat készülékeASTM szabvány

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI komp.2\ea, rajzok\PB170068.JPG$

A hajlító vizsgálat készüléke

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI kompozit vizsgálat\PB290073.JPG$

Vizsgálat -40oC és +120oC hőmérsékleten

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI kompozit vizsgálat\P3200095.JPG$

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI kompozit vizsgálat\P3200095.JPG$

Vizsgálat -40oC és +120oC hőmérsékleten

$\\Mechanika1\képek\Pista\Mech. vizsg. felvételek\NABI kompozit vizsgálat\P3200098.JPG$

Vizsgálati eredményekSzakító 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 eredményekNyomó 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 eredményekHajlító 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 jellemzőkmérésére

 Szabványos ( ASTM ) eljárásokkal és ezekhez szükségeskészülékekkel rendelkezünk műanyag kompozitok -amelyek a 21. század anyagai- mechanikai jellemzőinekvizsgálatához

Megvalósult egy sokcsatornás, digitális jelrögzítéssel ésfeldolgozással működő mérő- és adatkezelő rendszer

E mérőrendszer további lehetőségeket nyújt mechanikaimenyiségek digitális méréséhez és jelkezeléséhez ( pl.maradó nyúlás, Rp0,2 , E- mérése, stb.)