Experimental Analysis of Behavior and Damage of Sandwich Composite Materials in Three-Point Bending. Part 2. Fatigue Test Results and Damage Mechanisms

Abstract

Выполнены экспериментальные исследования изменения жесткости и механизмов повреж­дения при усталостных испытаниях многослойных композитних пластин с наполнителем из пеновинилопласта. Многослойные композитные пластины с перекрестными слоями из стекло­ волокна и эпоксидной смолы, изготовленные методом вакуумной отливки, подвергали нагру­жению трехточечным изгибом. Исследовали два варианта пластин с однотипными напол­нителями из пеновинилопласта различной плотности. Рассмотрено влияние плотности и толщины внутреннего слоя наполнителя на поведение и повреждение композита. С исполь­зованием двухразличных моделей и критерия циклической долговечности построены кривые усталости и выполнен их сравнительный анализ с имеющимися литературными данными. Показано, что композит SD 2 с наполнителем большей плотности обладает более высокими характеристиками статической прочности и устойчивости, а также усталостной проч­ности по сравнению с композитом SD 1 с наполнителем меньшей плотности.

Проведено експериментальні дослідження зміни жорсткості та механізмів пошкодження при випробуваннях на втому багатошарових композитних пластин із наповнювачем із піновінілопласта. Багатошарові композитні пластини з перехресними шарами зі скловолокна та епоксидної смоли, виготовлені методом вакуумного відливу, піддавали навантаженню триточковим згином. Досліджували два варіанта пластин з однотипними наповнювачами з піновінілопласта різної щільності. Розглянуто вплив щільності і товщини внутрішнього шару наповнювача на поведінку та пошкодження композита. Із використанням двох різних моделей та критерію циклічної довговічності побудовано криві втомленості і проведено їх порівняльний аналіз із відомими літературними даними. Показано, що композит SD 2 з наповнювачем великої щільності має більш високі характеристики статичної міцності і стійкості та утомної міцності порівняно з композитом SD 1 із наповнювачем меншої щільності.

The analysis o f stiffness degradation and the identification o f damage mechanisms during and after fatigue tests of sandwich panels with PVC foam cores have been performed. The sandwich panels with cross-ply laminates skins made of glass fiber and epoxy resin were manufactured by vacuum moulding and subjected to three-point bending tests. Two PVC cores of similar type but with differing densities were investigated. The effect o f core density and thickness on the damage behavior was highlighted. Using the cyclic life criterion, fatigue curves were plotted according to two models and compared with those o f the literature. It has been demonstrated that the sandwich SD 2, with the higher core density, withstands a higher load and possesses greater rigidity in static tests, combined with an enhanced fatigue resistance when compared to sandwich SD 1 which has a lower core density.