DOI: https://doi.org/10.20998/2078-9130.2020.2.219627

Расчетно-экспериментальные исследования механических характеристик композитных матереалов

Mykhailo Bohatyr, Oleksii Vodka, Ivan Zadorozhnyi, Olexandr Lomakin, Gennadiy Lvov

Анотація


В работе представлены результаты расчетно-экспериментальных исследований упругих и демпфирующих свойств композитного материала. Исследования проводились над образцами стеклопластика СТФ, вырезанных в трех направлениях. Исследование демпфирующих свойств выполнено методом Оберста на основе экспериментальных амплитудно-частотных характеристик консольных образцов. Определение модулей Юнга образцов стеклопластика выполнено динамическим методом. Проведено сравнение полученных экспериментальных данных с результатами численных решений, выполненных методом конечных элементов. Построены геометрические и конечно-элементные модели и определены собственные частоты и формы колебаний образцов. Приводятся амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики.

Ключові слова


композитный материал; стеклопластик; амплитудно-частотная характеристика; фазо-частотная характеристика; демпфирование

Повний текст:

PDF

Посилання


Plastics - Determination of dynamic mechanical properties - Part 3: Flexural vibration - Resonance-curve method (ISO 6721-3:1994, including Techial Corrigendum 1:1995) URL: https://www.sis.se/api/document/preview/18334/

Determination of mechanical properties under dynamic loading. Part 3. Oscillation bending resonance curve method (ISO 6721-3:1994) URL: https://plastinfo.ru/content/file/gosts/ 7bd1f339f18f.pdf

ASTM E756 - 98 Standard Test Method for Measuring Vibration-Damping Properties of Materials URL: https://www. astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/E756-98.htm

GOST 16297-80. Soundproof and sound-absorbing materials. Test methods.

GOST 56801-2015. Plastics. Determination of mechanical properties under dynamic loading.

Biderman V.L. The theory of mechanical vibrations. Moscow: 1980. 408 p.

Chakrapani S.K., Barnard D.J., Dayal V. Nonlinear forced vibration of carbon fiber/epoxy prepreg composite beams: Theory and Experiment, Composites Part B (2016), doi: 10.1016/ j.compositesb.2016.02.009.

Kyriazoglou C., Guild F.J. Finite element prediction of damping of composite GFRP and CFRP laminates – a hybrid formulation – vibration damping experiments and Rayleigh damping. Composites Science and Technology. 2007. № 67. P. 2643-2654.

Denghong X., Yong G. Damage monitoring of carbon fiber reinforced silicon carbide composites under random vibration environment by acoustic emission technology, Ceramics International. 2020. URL: https://doi.org/10.1016/j.ceramint. 2020.04.218.

Pagani A., Carrera E., Banerjee J.R., Cabral P.H., Caprio G., Prado A. Free vibration analysis of composite plates by higher-order 1D dynamic stiffness elements and experiments. Composite Structures. 118. 2014. URL: http://dx.doi.org/ 10.1016/j.compstruct.2014.08.020

Leena Sinha, Debajeet Das, Amar Nath Nayak, Shishir Kumar Sahu Experimental and numerical study on free vibration characteristics of laminated composite plate with/without cut-out. Composite Structures (2020), URL: https://doi.org/10.1016/ j.compstruct.2020.113051

Oberst H., Frankenfeld K. Über die Dämpfung dünner Bleche durch festhaltende Belage. Acustica, 1952. Vol 2, Leaflet 4. AB 181-194 (Part 1), and 1954. Vol 4. P. 433 (Part 2).

Timoshenko S.P. Fluctuations in engineering. Moscow: Fizmatgiz, 1967. 249 p.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Plastics - Determination of dynamic mechanical properties - Part 3: Flexural vibration - Resonance-curve method (ISO 6721-3:1994, including Techial Corrigendum 1:1995) URL: https://www.sis.se/api/document/preview/18334/

2. Определение механических свойств при динамическом нагружении. Часть 3. Колебания изгиба метод резонансной кривой (ISO 6721-3:1994) URL: https://plastinfo.ru/ content/file/gosts/7bd1f339f18f.pdf

3. ASTM E756 - 98 Standard Test Method for Measuring Vibration-Damping Properties of Materials URL: https://www. astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/E756-98.htm

4. Гост 16297-80. Материалы звукоизоляционные и звукопоглощающие. Методы испытаний.

5. Гост 56801-2015. Пластмассы. Определение механических свойств при динамическом нагружении.

6. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний. Москва: Высшая школа, 1980. 408 с.

7. Chakrapani S.K., Barnard D.J., Dayal V. Nonlinear forced vibration of carbon fiber/epoxy prepreg composite beams: Theory and Experiment, Composites Part B (2016), doi: 10.1016/ j.compositesb.2016.02.009.

8. Kyriazoglou C., Guild F.J. Finite element prediction of damping of composite GFRP and CFRP laminates – a hybrid formulation – vibration damping experiments and Rayleigh damping. Composites Science and Technology. 2007. № 67. P. 2643-2654.

9. Denghong X., Yong G. Damage monitoring of carbon fiber reinforced silicon carbide composites under random vibration environment by acoustic emission technology, Ceramics International. 2020. URL: https://doi.org/10.1016/j.ceramint. 2020.04.218.

10. Pagani A., Carrera E., Banerjee J.R., Cabral P.H., Caprio G., Prado A. Free vibration analysis of composite plates by higher-order 1D dynamic stiffness elements and experiments. Composite Structures. 118. 2014.  URL: http://dx.doi.org/ 10.1016/j.compstruct.2014.08.020

11. Leena Sinha, Debajeet Das, Amar Nath Nayak, Shishir Kumar Sahu Experimental and numerical study on free vibration characteristics of laminated composite plate with/without cut-out. Composite Structures (2020), URL: https://doi.org/10.1016/ j.compstruct.2020.113051

12. Oberst H., Frankenfeld K. Über die Dämpfung dünner Bleche durch festhaltende Belage. Acustica, 1952. Vol 2, Leaflet 4. AB 181-194 (Part 1), and 1954. Vol 4. P. 433 (Part 2).

13. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. Москва: Физматгиз, 1967. 249 с.