Ηλεκτρικές μετρήσεις σε δοκίμια πολυμερικής μήτρας PEEK ενισχυμένα με ανθρακονήματα, υπό εφελκυσμό

Abstract

Στην εργασία αυτή πειραματιστήκαμε με δοκίμια από PEEK-CF 38%. Το υλικό αυτό είναι σύνθετο αποτελούμενο από πολυμερική μήτρα PEEK, στην οποία είναι εμβαπτισμένα ομοαξονικά ανθρακονήματα σε ποσοστό 38% επί του συνολικού βάρους , διαμορφωμένο σε μονά φύλλα πάχους 0,15mm. Τα δοκίμια τα υποβάλλαμε σε εφελκυσμούς κατά τον άξονα των ανθρακονημάτων, ενώ παράλληλα μετρούσαμε την ηλεκτρική τάση σε διάφορες ζώνες του υλικού, μέσω επαφών που είχαμε δημιουργήσει στην εξωτερική επιφάνεια των δοκιμίων. Οι μεταβολές της ηλεκτρικής αντίστασης έχει διαπιστωθεί πως σχετίζονται με τις μεταβολές στις διαστάσει ς και τι ς προξενούμενες φθορές από μηχανικές καταπονήσεις. Συγκεκριμένα αυξομειώσεις στο μήκος προκαλούν σχεδόν γραμμικές αυξομειώσεις στην αντίσταση ινωδών υλικών όπως είναι το δικό μας. Συνδυάζοντας διαφορετικά ζεύγη επαφών, είχαμε τη δυνατότητα να μετράμε την ηλεκτρική τάση κατά μήκος , εγκάρσια ή διαγώνια του δοκιμίου. Οι εγκάρσιε ς και διαγώνιες μετρήσει ς παρέχουν καλύτερη εικόνα για την επιμήκυνση του δοκιμίου, μιας και μεταβάλλονται εντονότερα κατά τον εφελκυσμό απ’ ότι οι διαμήκεις . Σε κυκλικές φορτίσεις εφελκυσμού χαλάρωσης που πραγματοποιήσαμε, εμφανίστηκαν και μη γραμμικές αποκρίσεις της ηλεκτρικής αντίστασης στην ασκούμενη μηχανική τάση, την οποία αποδίδουμε στι ς φθορές και την παραμένουσα παραμόρφωση της πλαστικής μήτρας . Γενικά, η μέθοδος της παρακολούθησης της ηλεκτρικής αντίστασης ως δείκτη των μεταβολών του μήκους του υλικού, αν και δεν παρέχει κάποια προειδοποίηση για την επερχόμενη αστοχία, είναι μια χρήσιμη, μη παρεμβατική τεχνοτροπία που μας επιτρέπει να αξιοποιούμε το ίδιο το υλικό ως αισθητήρα γλιτώνοντας το κόστος εγκατάστασης ενός τέτοιου δικτύου.

In this project , samples made of PEEK-CF 38% were tested. This material is a composite of PEEK, polyetheretherketone, matrix reinforced with unidi rectional Carbonfibers 38% of the total weight, modified in single plies of 0,15mm thickness. The samples were subjected under tens- ile loading parallel to the carbonfiber direct- ion, whi le s imultameous ly voltage drop was measured in several zones , via electrical contacts which we made on the surface of the material. There have been observed proport ions between changes in the electrical resistance and changes in the dimensions and damages due to mechanical loading. Changes in longitudinal strain cause nearly proportional changes in the resistance of fibrous CFRP composites such us our material . Combining different pears of contacts each time, we were able to measure longi tudinal, throughthickness or diagonal resistance of the sample. Throuthickness and diagonal resistance measuremets were better indicators of longi tudinal strain than those in the longi tudinal direction During cyclic loading, tension - relaxation, non linear responses of the resistance to the applied stress occurred and were attributed to the damages and permanent deformation of the plastic matrix. In general , health monitoring via electrical res istance measurements , besides the fact that doesn’t warn about the upcoming failure of the material , is a useful and non interventional technique which uses the material it self as a sensor, avoiding that way the cost of constructing an extra network for this purpose.