Spolehlivost kompozitních konstrukcí

Abstract

Sendvičové materiály jsou konstrukčními prvky, které jsou známy poměrně dlouhou dobu. V letectví byly použity již v době 2. světové války v konstrukci britských letadel. V Československu byly první zmínky o sendvičových materiálech v odborných časopisech již kolem roku 1960. Sendvičové materiály mají velmi příznivé mechanické vlastnosti vztažené k jejich hmotnosti. Sendvičové materiály byly předmětem již mnoha výzkumů a jejich statické mechanické vlastnosti jsou již dobře známy. Málo výzkumných prací se věnovalo jednomu druhu ze sendvičových materiálů: polymernímu kompozitnímu sendvičovému panelu s voštinovým jádrem (což je již konstrukční prvek). Jen velmi málo výzkumů se věnovalo únavové životnosti těchto konstrukčních prvků. Zřejmě žádný výzkum neporovnal životnost jednoduchých konstrukčních prvků z polymerních kompozitních sendvičových panelů s voštinovým jádrem o stejné statické pevnosti (únosnosti), ale předpokládané rozdílné životnosti. Základním cílem této disertační práce je určení únavové životnosti jedno-duchých, konstrukčně a pevnostně podobných prvků z kompozitních sendvičových panelů s voštinovým jádrem. Výsledkem zkoumání jsou S-N (Wöhlerovy) křivky. Hlavním vědeckým přínosem práce je doposud nepoužitá metoda statistického zpracování naměřených dat tzv. Hornovým postupem. Praktickým přínosem je navržení metody zkoumání životnosti sendvičů, která je použitelná zjm. ve vývoji pozemních dopravních prostředků, kdy ekonomická otázka životnostních zkoušek hraje velkou roli. Vedlejším cílem je ověření vhodnosti použití metody aktivní infračervené termografie při zjišťování vad sendvičů. Pro určování životnosti se používá celá řada metod. Základními jsou experimentální metody, které jsou velmi časově náročné, tudíž také velmi drahé. V současnosti se vedle experimentálních metod používají i výpočetně-analytické metody a na ně navazující simulační metody (opět drahé, zjm. díky ceně SW). V této práci je použita experimentální metoda, která využívá jednoduché zkušební zařízení, které je mnohonásobně levnější, než běžně používané zkušební stroje. Na tomto jednoduchém stroji jsou odměřeny ma-lévýběry a tyto jsou statisticky zpracovány speciální metodou určenou pro analýzu malých výběrů. Výsledkem takto získaných dat pak může být navržení dalšího, zpřesňujícího postupu ve zkoumání životnosti. Tento následující výzkum (na drahém zařízení) může být zaměřen např. jen na část Wöhlerovy křivky, související s provozem daného pozemního dopravního prostředku. Aktivní infračervená termografie je jednou z mnoha metod nedestruktivního testování vhodnou pro detekci vad sendvičů. Tato práce dokazuje, že pomocí infračervené termografie lze získat stejné, nebo i lepší testovací výsledky a to s lepší efektivitou, než je tomu u doposud nejvíce používaných ultrazvukových metod.