Ortotrooppisen lasikuitulaminaatin off-axis -väsyminen

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantaja oli Ahlstrom Glassfibre Oy:n Mikkelin yksikkö. Opinnäytetyö käsitteli lasikuitulujitettuja komposiitteja. Työssä tutkittiin off-axis- kulman vaikutusta staattisiin ominaisuuksiin ja väsymisominaisuuksiin. Työn tavoitteena oli kehittää nopea ja kustannustehokas menetelmä eri roving-hartsi – yhdistelmien väsymisominaisuuksien vertailuun.

Työhön kuului kattava kirjallisuustutkimus. Tutkimus jaettiin useaan eri osa-aluetta käsittelevään osaan. Lasikuidun ja lasikuitulaminaatin valmistusta ja ominaisuuksia käsitellään. Väsymisilmiö selvitetään. Myös väsytystestaukseen liittyviä muuttujia ja testausparametreja sekä koekappalegeometrian vaikutusta käsitellään. Kirjallisuuskartoituksen pohjalta valittiin testattavaksi neljä off-axis – kulmaa. Koekappaleet valmistettiin kolmesta eri laminaatista. Staattisten testien perusteella määritettiin laminaattien mekaaniset perusominaisuudet, ja ne toimivat pohjana väsytystestauksen parametrien valinnassa.

Staattisten off-axis – ominaisuuksien ja väsymiseliniän välillä löytyi korrelaatiota, mutta jatkotutkimuksille on todennäköisesti tarvetta. Alustava suunnitelma off-axis – väsymisominaisuuksien tutkimis- ja vertailumenetelmälle kehitettiin.

The thesis was assigned by Ahlstrom Glassfibre’s Mikkeli’s plant. In this thesis the effect of an off-axis angle to static and fatigue properties in a unidirectional glass fiber reinforced laminate was studied. The main goal of the thesis was to determine an easy and relatively quick testing method for comparing the fatigue properties of different roving-resin combinations.

Much of the study was conducted via literature research. The research was divided into several sections that focused on different aspects of the thesis. Properties and manufacture of glass fiber and GRFP laminate are discussed. Fatigue as a phenomenon is explained. The parameters and factors affecting fatigue testing and the effect of test specimen geometry is also discussed. Based on the literature research, four off-axis angles were selected for testing. Test specimens were manufactured from three different laminates and tested. The static tests were carried out to determine the basic mechanical properties of the laminates and acted as background data for fatigue testing.

The correlation between static off-axis properties and fatigue life was found, although further study may be required. Preliminary testing method for studying and comparing off-axis fatigue properties cost-effectively was developed.