Upload
lamdung
View
217
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Sammenhengen mellom statisk og dynamiskutmatting i ensrettede fiberkompositter
Tester og analyse av endring for dynamisk regresjonskurve avensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Ketil Bingslien
VeilederReidar Anderssen
Masteroppgaven er gjennomfoslashrt som ledd i utdanningen ved Universitetet i Agder og er
godkjent som del av denne utdanningen Denne godkjenningen innebaeligrer ikke at
universitetet innestaringr for de metoder som er anvendt og de konklusjoner som er trukket
Universitetet i Agder 2015
Fakultet for Teknologi og Realfag
Institutt for Ingenioslashrvitenskap
Forord
Denne rapporten er utarbeidet som en besvarelse av masteroppgaven i emnet
BYG500 Masteroppgaven er den avsluttende oppgaven av det toaringrige masterstudiet
for bygg ved Universitetet i Agder og er skrevet i fjerde og avsluttende semester
Masteroppgaven vil ta for seg statisk og dynamisk utmatting og sammenhengen
mellom disse i fiberkompositter
Jeg oslashnsker aring takke min veileder Reidar Anderssen fra OPS Composite Solutions AS
som har bidratt med god hjelp og veiledning gjennom hele masteroppgaven i tillegg
til forprosjektet som ble skrevet som en innledende oppgave til masteroppgaven Det
maring ogsaring rettes en stor takk til Gunnar Semb og Tor Grube fra NORSAFE AS som har
bistaringtt med platene som er brukt i oppgaven samt ga meg muligheten til aring vaeligre med i
produksjonen av platene hos NORSAFE AS
Johan Olav Brakestad fortjener ogsaring en stor takk for hjelp med bruk av muffelovnen paring
rdquoBraelignderietrdquo til bestemmelse av fiberinnhold Jeg vil ogsaring takke Kari Vesa
servicetekniker for Zwick for aring ha bidratt til forstaringelse av den statiske
strekkproslashvemaskinen og svart paring sposlashrsmaringl paring e-post naringr det har vaeligrt problemer noe
det har vaeligrt mye av Jeg oslashnsker ogsaring aring takke Cecilie Oslashdegaringrd for aring ha laeligrt meg aring bruke
den dynamiske strekkproslashvemaskinen I tillegg vil jeg takke Jan Andreas Holm som har
bistaringtt med hjelp til HPU-en til strekkproslashvemaskinen da den i starten gikk varm og i
slutten av oppgaven naringr den sluttet aring virke
Sist men ikke minst maring det rettes en stor takk til min samboer mine studiekamerater
venner og familie for stoslashtte under arbeidet med oppgaven
i
Sammendrag
I Det Norske Veritas (DNV) sin standard DNV-OS-C501 foreligger det retninglinjer for
design dimensjonering og verifisering av komposittstrukturer rettet spesielt mot
offshore Standarden gir internasjonalt aksepterte retningslinjer for sikker design ved
aring definere minstekrav for design materialer fabrikkering og installasjon av
lastbaeligrende fiberkompositter
I temaene statisk og dynamisk utmatting i standarden sies det at statisk styrke er
uforandret under dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre
Problemomraringdet oppgaven tar for seg er sammenhengen mellom statisk utmatting og
stigningstallet til regresjonskurven til dynamisk utmatting Forskersposlashrsmaringlene er
ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for ulike
statiske utmattingslasterrdquo og ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo
I rapporten er det benyttet litteratursoslashk for aring gi teoretisk grunnlag og det er utfoslashrt
laboratorieforsoslashk for aring gi svar paring forskersposlashrsmaringlene Glassfiberplatene som proslashvene
er tatt ut fra er produsert hos NORSAFE AS i Arendal og er laget av kommersielt
tilgjengelige materialer med en industrialisert produksjonsmetode
Det er utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting og
forskersposlashrsmaringlene er undersoslashkt ved at det er utfoslashrt tester der proslashvene foslashrst har vaeligrt
statisk belastet over en gitt tid for deretter aring utsette de for dynamisk utmatting
Deretter er regresjonskurvene for henholdsvis proslashver som er testet for kun dynamisk
utmatting og proslashver som er utsatt for statisk belastning og dynamisk utmatting
sammenlignet Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring begrunne avvik
Det har vaeligrt en utfordring aring faring gode nok proslashver til aring bestemme fiberinnholdet
Testene viser at det er tydelig at kapasiteten er svekket etter at materialet er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting da regresjonskurven ligger godt under
regresjonskurven for proslashvene som kun er utsatt for dynamisk utmatting
Stigningstallet til regresjonskurven har ogsaring en tendens til aring bli brattere For praktisk
design boslashr det forsoslashkes aring redusere spredning for aring minske sikkerhetsfaktoren
Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i
forhold til konvensjonelle materialer i markedet er dette en viktig faktor
ii
Innhold
Forord i
Sammendrag ii
Innhold iii
Figurliste vi
Tabelliste vii
1 Innledning 1
11 Bakgrunn for oppgaven 1
12 Problemomraringde og forskersposlashrsmaringl 1
13 Avgrensing av masteroppgaven 2
14 Masteroppgavens oppbygning 2
2 Metode 3
21 Litteraturstudie 3
22 Laboratorieforsoslashk 3
23 Validitet og reliabilitet 4
3 Teori 5
31 Regler og forskrifter 5
32 Utmatting i fiberkompositter 5
321 S-N kurven 6
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese 8
iii
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene 9
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk belastning 11
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-Nkurven 12
34 Analyse av sammenhenger 13
341 Lineaeligr regresjon 13
342 Hvor god er modellen 14
4 Plateproduksjon paring NORSAFE 15
41 Resininjesering 15
5 Proslashvelegemer 17
6 Testmaskiner 19
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin 19
62 Statisk strekkproslashvemaskin 20
7 Bestemmelse av fiberinnhold og lagoppbygging 21
71 Fiberinnhold prosedyre 21
72 Lagoppbygging 24
721 Teoretisk tykkelse 24
8 Resultat og analyse 27
81 Strekkfasthet 27
82 Stress rupture 29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning 30
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning 31
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture 33
iv
83 Utvikling av S-N kurve 36
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting 38
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk utmatting 39
9 Konklusjon 45
91 Forslag til videre arbeid 46
Litteraturliste 47
Appendix 49
v
Figurliste
31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3] 632 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3] 733 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3] 834 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig
spenningsspektrum [13] 935 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3] 1036 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med
fiber [3] 1137 Stress rupture kurve fra egne tester 1238 S-N kurve fra egne tester 13
41 Plateproduksjon 1542 Platen under vakuum og resininjesering 16
51 Skisse av proslashvelegemer [8] 1752 Proslashvelegemer 1853 Dogbone-proslashver 18
61 Si-Plan strekkproslashvemaskin 1962 Zwick testmaskin 20
71 Muffelovn og proslashver 2172 Lagoppbygging 2473 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop 26
81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver 2882 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert 2983 Stress rupture kurve maringlt 3184 Stress rupture kurve estimert 3285 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture 3486 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture 3587 Proslashver testet dynamisk 3688 S-N Kurve 3789 Lineaeligr regresjon S-N Kurve 39810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk 41811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4
utelatt 42812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimert
kurvens start 43
vi
Tabelliste
71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver 2372 Vektandel og densitet 2473 Vekt per areal 2574 Teoretiske tykkelser regnet ut 2575 Lagoppbygging 25
81 Strekkfasthet 2782 Stress rupture data maringlt toslashyning 3083 Stress rupture data estimert toslashyning 3284 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture 3385 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture 3586 Data dynamisk utmatting 3787 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting 3888 Statisk belastning foslashr dynamisk testing 4089 Dynamisk testing etter statisk belastning 40810 Data sammenligning regresjonskurver 44
A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11 50A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15 51A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14 51A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26 52A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8 53
B1 Proslashvegeometri stress rupture 54
C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting 55
D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting 56
vii
Kapittel 1
Innledning
11 Bakgrunn for oppgaven
Det Norske Veritas (DNV) har utgitt en standard (DNV-OS-C501) med retningslinjer
for design dimensjonering og verifisering av komposittstrukturer spesielt rettet mot
offshore Retningslinjene kan ogsaring anvendes generelt for konstruksjoner i kompositter
[1]
Hovedmaringlet med standarden er aring gi internasjonalt aksepterte retningslinjer for sikker
design ved aring definere minstekrav for design materialer fabrikkering og installasjon
av lastbaeligrende fiberkompositter Den virker ogsaring som teknisk referanse til kontrakter
mellom kunde og leverandoslashr [2]
Et av temaene standarden DNV-OS-C501 tar for seg er statisk og dynamisk utmatting
En paringstand i standarden er at statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting for
de fleste ensrettede (continous) glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring for aramid-
fiber under strekklast
12 Problemomraringde og forskersposlashrsmaringl
Ensrettede laminater vil under utmatting i strekk kunne bli utsatt for forskjellige typer
skademekanismer ut fra hvor mye last det utsettes for Skademekanismene er ldquofibre
breakage interfacial debonding oppsprekking av matrise og ldquointerfacial shear
failure [3][4] Ut i fra dette virker det naturlig at den statiske styrken vil vaeligre
svekket
Problemomraringdet masteroppgaven tar for seg er sammenhengen mellom statisk
utmatting og stigningstallet til regresjonskurven til dynamisk utmatting DNV sier at
1
statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting men sier ikke noe om det
motsatte altsaring hvilken sammenheng det er dersom materialet er utsatt for statisk
belastning for deretter bli utsatt for dynamisk utmatting Dette er sett paring gjennom
praktisk bruk av kommersielt tilgjengelige fiberkompositter basert paring vanlig
produksjonsmetode i komposittindustrien
Ut fra problemomraringdet blir forskersposlashrsmaringlene foslashlgende
bull Endres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for
ulike statiske utmattingslaster
bull Hvis regresjonskurven endres hva vil dette si for praktisk design i kommersielt
bruk
13 Avgrensing av masteroppgaven
Masteroppgaven er avgrenset til aring gjelde for glassfiberplater produsert av kommersielt
tilgjengelige materialer basert paring produksjonsmetode brukt i
komposittindustrien
14 Masteroppgavens oppbygning
I oppgaven er det 9 hovedkapitler med underkapitler og avsnitt Det foslashrste kapitlet er
innledningen og tar for seg bakgrunnen for oppgaven problemomraringde
forskersposlashrsmaringl og avgrensing av masteroppgaven Kapittel to inneholder metoden
for hvordan oppgaven er loslashst samt diskusjon rundt validitet og reliabilitet Kapittel tre
inneholder det teoretiske grunnlaget I kapittel fire er det forklart om produksjonen av
platene som er brukt i oppgaven Kapittel fem er en forklaring av hvordan
proslashvelegemene er utformet i henhold til standard I kapittel 6 er testmaskinene
beskrevet og i kapittel 7 er prosedyre og resultater av bestemmelse av fiberinnhold
Kapittel 8 er resultat og analyse og innehar resultater som er viktige for oppgaven og
diskusjon og analyse rundt disse Kapittel 9 inneholder konklusjon og forslag til videre
arbeid
2
Kapittel 2
Metode
Metoden for hvordan masteroppgaven er loslashst er presentert i dette kapittelet Det er
utfoslashrt litteraturstudie for aring sette seg inn i teori og standarder som er brukt i oppgaven
og det er utfoslashrt laboratorieforsoslashk for aring faring grunnlag til aring loslashse oppgaven
21 Litteraturstudie
I litteraturstudiet er det soslashkt etter og undersoslashkt gjeldende standarder for kompositter
Soslashkemotorer som er benyttet er Google Google Scholar samt databaser som
ScienceDirect De standarder som ikke var tilgjengelig via internett ble fremskaffet av
biblioteket ved Universitetet i Agder Universitetsbiblioteket er ogsaring brukt for boslashker
om kompositt-teori og statistikk for aring analysere resultatene
Mye av teorien er fra en bok som ikke er utgitt men som brukes som kompendie ved
den Kungliga Tekniska Houmlgskolan (KTH) i Stockholm Sverige Denne boken ble
tilsendt etter foresposlashrsel til en av forfatterene Dan Zenkert [3] Statistikkteorien er fra
boken ldquoStatistikk for Universiteter og Hoslashgskolerrdquo skrevet av Gunnar G Loslashvarings [5]
22 Laboratorieforsoslashk
For aring svare paring oppgaven er det utfoslashrt tester i forskjellige laboratorier ved Universitetet
i Agder Proslashvelegemene er kuttet bearbeidet og limt paring bygglaboratoriet Den statiske
testingen er utfoslashrt ved en statisk strekkproslashvemaskin paring bygglaboratoriet mens den
dynamiske testingen er utfoslashrt med en dynamisk strekkproslashvemaskin paring
mekatronikklaboratoriet Testdata er presentert vha grafer fra Excel og lineaeligr
regresjon er utfoslashrt ved hjelp av RStudio som er et brukergrensesnitt for R et
programmeringsspraringk for statistikk og grafikk
3
23 Validitet og reliabilitet
Det er viktig aring vaeligre kristisk til egne maringlinger og undersoslashkelser i en oppgave For at
metodene skal gi troverdig kunnskap maring kravene til validitet og reliabilitet vaeligre
oppfylt Validitet vil si gyldighet og med dette menes hvor godt en klarer aring maringle eller
undersoslashke det som skal maringles eller undersoslashker Reliabilitet betyr paringlitelighet og har
med maringlesikkerhet aring gjoslashre dvs hvor sikre tallene fra maringlingen eller undersoslashkelsen er
[6]
Det er ogsaring viktig aring vaeligre oppmerksom paring mulige feilkilder i arbeidet I en oppgave som
dette som inneholder data basert paring labtester er det mange mulige feilkilder Proslashvene
er tatt ut og preparert for haringnd paring bygningslaboratoriet Det er viktig aring kutte proslashvene
vinkelrett paring fiberens lengderetning og aring faring sidene parallelle Kompositter er et ikke-
homogent materiale og fiberinnholdet kan variere i materialet hvilket kan bidra til stor
spredning
4
Kapittel 3
Teori
31 Regler og forskrifter
Det finnes flere regelverk med retningslinjer for design dimensjonering og verifisering
av komposittstrukturer Det er i denne oppgaven brukt DNV-OS-C501 samt flere ISO-
Standarder som tar for seg testing av komposittmaterialer Standardene som er brukt i
denne masteroppgaven er foslashlgende
bull DNV-OS-C501 Offshore Standard Composite Components [2]
bull NS-EN ISO 527-12012 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1
Generelle prinsipper (ISO 527-12012) [7]
bull NS-EN ISO 527-52009 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5
Proslashvingsbetingelser for ensrettede fiberforsterkede plastkompositter (ISO
527-52009) [8]
bull NS-EN ISO 11721998 Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater
stoslashpemasser og laminater - Bestemmelse av glassfiber- og
mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder (ISO 11721996) [9]
bull ISO 25592011 Textile glass - Mats (made from chopped or continuous strands) ndash
Designation and basis for specifications [10]
32 Utmatting i fiberkompositter
Utmattingslevetid er vanskelig aring forutse selv for konvensjonelle materialer vi har lang
erfaring med For fiberkompositter er det ikke mindre komplisert Mye av kunnskapen
vi innehar fra konvensjonelle materialer har oppstaringtt paring grunn av ulykker [11] Noen
av grunnene til at det er vanskelig aring forutse utmattingslevetid i kompositter er at det er
flere forskjellige skademekanismer Skademekanismene vil reagere forskjellig avhengig
av lasten Spenningsdistribusjonen i et lamina kan variere selv om toslashyningen er den
5
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Forord
Denne rapporten er utarbeidet som en besvarelse av masteroppgaven i emnet
BYG500 Masteroppgaven er den avsluttende oppgaven av det toaringrige masterstudiet
for bygg ved Universitetet i Agder og er skrevet i fjerde og avsluttende semester
Masteroppgaven vil ta for seg statisk og dynamisk utmatting og sammenhengen
mellom disse i fiberkompositter
Jeg oslashnsker aring takke min veileder Reidar Anderssen fra OPS Composite Solutions AS
som har bidratt med god hjelp og veiledning gjennom hele masteroppgaven i tillegg
til forprosjektet som ble skrevet som en innledende oppgave til masteroppgaven Det
maring ogsaring rettes en stor takk til Gunnar Semb og Tor Grube fra NORSAFE AS som har
bistaringtt med platene som er brukt i oppgaven samt ga meg muligheten til aring vaeligre med i
produksjonen av platene hos NORSAFE AS
Johan Olav Brakestad fortjener ogsaring en stor takk for hjelp med bruk av muffelovnen paring
rdquoBraelignderietrdquo til bestemmelse av fiberinnhold Jeg vil ogsaring takke Kari Vesa
servicetekniker for Zwick for aring ha bidratt til forstaringelse av den statiske
strekkproslashvemaskinen og svart paring sposlashrsmaringl paring e-post naringr det har vaeligrt problemer noe
det har vaeligrt mye av Jeg oslashnsker ogsaring aring takke Cecilie Oslashdegaringrd for aring ha laeligrt meg aring bruke
den dynamiske strekkproslashvemaskinen I tillegg vil jeg takke Jan Andreas Holm som har
bistaringtt med hjelp til HPU-en til strekkproslashvemaskinen da den i starten gikk varm og i
slutten av oppgaven naringr den sluttet aring virke
Sist men ikke minst maring det rettes en stor takk til min samboer mine studiekamerater
venner og familie for stoslashtte under arbeidet med oppgaven
i
Sammendrag
I Det Norske Veritas (DNV) sin standard DNV-OS-C501 foreligger det retninglinjer for
design dimensjonering og verifisering av komposittstrukturer rettet spesielt mot
offshore Standarden gir internasjonalt aksepterte retningslinjer for sikker design ved
aring definere minstekrav for design materialer fabrikkering og installasjon av
lastbaeligrende fiberkompositter
I temaene statisk og dynamisk utmatting i standarden sies det at statisk styrke er
uforandret under dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre
Problemomraringdet oppgaven tar for seg er sammenhengen mellom statisk utmatting og
stigningstallet til regresjonskurven til dynamisk utmatting Forskersposlashrsmaringlene er
ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for ulike
statiske utmattingslasterrdquo og ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo
I rapporten er det benyttet litteratursoslashk for aring gi teoretisk grunnlag og det er utfoslashrt
laboratorieforsoslashk for aring gi svar paring forskersposlashrsmaringlene Glassfiberplatene som proslashvene
er tatt ut fra er produsert hos NORSAFE AS i Arendal og er laget av kommersielt
tilgjengelige materialer med en industrialisert produksjonsmetode
Det er utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting og
forskersposlashrsmaringlene er undersoslashkt ved at det er utfoslashrt tester der proslashvene foslashrst har vaeligrt
statisk belastet over en gitt tid for deretter aring utsette de for dynamisk utmatting
Deretter er regresjonskurvene for henholdsvis proslashver som er testet for kun dynamisk
utmatting og proslashver som er utsatt for statisk belastning og dynamisk utmatting
sammenlignet Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring begrunne avvik
Det har vaeligrt en utfordring aring faring gode nok proslashver til aring bestemme fiberinnholdet
Testene viser at det er tydelig at kapasiteten er svekket etter at materialet er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting da regresjonskurven ligger godt under
regresjonskurven for proslashvene som kun er utsatt for dynamisk utmatting
Stigningstallet til regresjonskurven har ogsaring en tendens til aring bli brattere For praktisk
design boslashr det forsoslashkes aring redusere spredning for aring minske sikkerhetsfaktoren
Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i
forhold til konvensjonelle materialer i markedet er dette en viktig faktor
ii
Innhold
Forord i
Sammendrag ii
Innhold iii
Figurliste vi
Tabelliste vii
1 Innledning 1
11 Bakgrunn for oppgaven 1
12 Problemomraringde og forskersposlashrsmaringl 1
13 Avgrensing av masteroppgaven 2
14 Masteroppgavens oppbygning 2
2 Metode 3
21 Litteraturstudie 3
22 Laboratorieforsoslashk 3
23 Validitet og reliabilitet 4
3 Teori 5
31 Regler og forskrifter 5
32 Utmatting i fiberkompositter 5
321 S-N kurven 6
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese 8
iii
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene 9
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk belastning 11
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-Nkurven 12
34 Analyse av sammenhenger 13
341 Lineaeligr regresjon 13
342 Hvor god er modellen 14
4 Plateproduksjon paring NORSAFE 15
41 Resininjesering 15
5 Proslashvelegemer 17
6 Testmaskiner 19
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin 19
62 Statisk strekkproslashvemaskin 20
7 Bestemmelse av fiberinnhold og lagoppbygging 21
71 Fiberinnhold prosedyre 21
72 Lagoppbygging 24
721 Teoretisk tykkelse 24
8 Resultat og analyse 27
81 Strekkfasthet 27
82 Stress rupture 29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning 30
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning 31
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture 33
iv
83 Utvikling av S-N kurve 36
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting 38
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk utmatting 39
9 Konklusjon 45
91 Forslag til videre arbeid 46
Litteraturliste 47
Appendix 49
v
Figurliste
31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3] 632 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3] 733 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3] 834 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig
spenningsspektrum [13] 935 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3] 1036 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med
fiber [3] 1137 Stress rupture kurve fra egne tester 1238 S-N kurve fra egne tester 13
41 Plateproduksjon 1542 Platen under vakuum og resininjesering 16
51 Skisse av proslashvelegemer [8] 1752 Proslashvelegemer 1853 Dogbone-proslashver 18
61 Si-Plan strekkproslashvemaskin 1962 Zwick testmaskin 20
71 Muffelovn og proslashver 2172 Lagoppbygging 2473 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop 26
81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver 2882 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert 2983 Stress rupture kurve maringlt 3184 Stress rupture kurve estimert 3285 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture 3486 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture 3587 Proslashver testet dynamisk 3688 S-N Kurve 3789 Lineaeligr regresjon S-N Kurve 39810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk 41811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4
utelatt 42812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimert
kurvens start 43
vi
Tabelliste
71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver 2372 Vektandel og densitet 2473 Vekt per areal 2574 Teoretiske tykkelser regnet ut 2575 Lagoppbygging 25
81 Strekkfasthet 2782 Stress rupture data maringlt toslashyning 3083 Stress rupture data estimert toslashyning 3284 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture 3385 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture 3586 Data dynamisk utmatting 3787 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting 3888 Statisk belastning foslashr dynamisk testing 4089 Dynamisk testing etter statisk belastning 40810 Data sammenligning regresjonskurver 44
A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11 50A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15 51A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14 51A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26 52A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8 53
B1 Proslashvegeometri stress rupture 54
C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting 55
D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting 56
vii
Kapittel 1
Innledning
11 Bakgrunn for oppgaven
Det Norske Veritas (DNV) har utgitt en standard (DNV-OS-C501) med retningslinjer
for design dimensjonering og verifisering av komposittstrukturer spesielt rettet mot
offshore Retningslinjene kan ogsaring anvendes generelt for konstruksjoner i kompositter
[1]
Hovedmaringlet med standarden er aring gi internasjonalt aksepterte retningslinjer for sikker
design ved aring definere minstekrav for design materialer fabrikkering og installasjon
av lastbaeligrende fiberkompositter Den virker ogsaring som teknisk referanse til kontrakter
mellom kunde og leverandoslashr [2]
Et av temaene standarden DNV-OS-C501 tar for seg er statisk og dynamisk utmatting
En paringstand i standarden er at statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting for
de fleste ensrettede (continous) glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring for aramid-
fiber under strekklast
12 Problemomraringde og forskersposlashrsmaringl
Ensrettede laminater vil under utmatting i strekk kunne bli utsatt for forskjellige typer
skademekanismer ut fra hvor mye last det utsettes for Skademekanismene er ldquofibre
breakage interfacial debonding oppsprekking av matrise og ldquointerfacial shear
failure [3][4] Ut i fra dette virker det naturlig at den statiske styrken vil vaeligre
svekket
Problemomraringdet masteroppgaven tar for seg er sammenhengen mellom statisk
utmatting og stigningstallet til regresjonskurven til dynamisk utmatting DNV sier at
1
statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting men sier ikke noe om det
motsatte altsaring hvilken sammenheng det er dersom materialet er utsatt for statisk
belastning for deretter bli utsatt for dynamisk utmatting Dette er sett paring gjennom
praktisk bruk av kommersielt tilgjengelige fiberkompositter basert paring vanlig
produksjonsmetode i komposittindustrien
Ut fra problemomraringdet blir forskersposlashrsmaringlene foslashlgende
bull Endres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for
ulike statiske utmattingslaster
bull Hvis regresjonskurven endres hva vil dette si for praktisk design i kommersielt
bruk
13 Avgrensing av masteroppgaven
Masteroppgaven er avgrenset til aring gjelde for glassfiberplater produsert av kommersielt
tilgjengelige materialer basert paring produksjonsmetode brukt i
komposittindustrien
14 Masteroppgavens oppbygning
I oppgaven er det 9 hovedkapitler med underkapitler og avsnitt Det foslashrste kapitlet er
innledningen og tar for seg bakgrunnen for oppgaven problemomraringde
forskersposlashrsmaringl og avgrensing av masteroppgaven Kapittel to inneholder metoden
for hvordan oppgaven er loslashst samt diskusjon rundt validitet og reliabilitet Kapittel tre
inneholder det teoretiske grunnlaget I kapittel fire er det forklart om produksjonen av
platene som er brukt i oppgaven Kapittel fem er en forklaring av hvordan
proslashvelegemene er utformet i henhold til standard I kapittel 6 er testmaskinene
beskrevet og i kapittel 7 er prosedyre og resultater av bestemmelse av fiberinnhold
Kapittel 8 er resultat og analyse og innehar resultater som er viktige for oppgaven og
diskusjon og analyse rundt disse Kapittel 9 inneholder konklusjon og forslag til videre
arbeid
2
Kapittel 2
Metode
Metoden for hvordan masteroppgaven er loslashst er presentert i dette kapittelet Det er
utfoslashrt litteraturstudie for aring sette seg inn i teori og standarder som er brukt i oppgaven
og det er utfoslashrt laboratorieforsoslashk for aring faring grunnlag til aring loslashse oppgaven
21 Litteraturstudie
I litteraturstudiet er det soslashkt etter og undersoslashkt gjeldende standarder for kompositter
Soslashkemotorer som er benyttet er Google Google Scholar samt databaser som
ScienceDirect De standarder som ikke var tilgjengelig via internett ble fremskaffet av
biblioteket ved Universitetet i Agder Universitetsbiblioteket er ogsaring brukt for boslashker
om kompositt-teori og statistikk for aring analysere resultatene
Mye av teorien er fra en bok som ikke er utgitt men som brukes som kompendie ved
den Kungliga Tekniska Houmlgskolan (KTH) i Stockholm Sverige Denne boken ble
tilsendt etter foresposlashrsel til en av forfatterene Dan Zenkert [3] Statistikkteorien er fra
boken ldquoStatistikk for Universiteter og Hoslashgskolerrdquo skrevet av Gunnar G Loslashvarings [5]
22 Laboratorieforsoslashk
For aring svare paring oppgaven er det utfoslashrt tester i forskjellige laboratorier ved Universitetet
i Agder Proslashvelegemene er kuttet bearbeidet og limt paring bygglaboratoriet Den statiske
testingen er utfoslashrt ved en statisk strekkproslashvemaskin paring bygglaboratoriet mens den
dynamiske testingen er utfoslashrt med en dynamisk strekkproslashvemaskin paring
mekatronikklaboratoriet Testdata er presentert vha grafer fra Excel og lineaeligr
regresjon er utfoslashrt ved hjelp av RStudio som er et brukergrensesnitt for R et
programmeringsspraringk for statistikk og grafikk
3
23 Validitet og reliabilitet
Det er viktig aring vaeligre kristisk til egne maringlinger og undersoslashkelser i en oppgave For at
metodene skal gi troverdig kunnskap maring kravene til validitet og reliabilitet vaeligre
oppfylt Validitet vil si gyldighet og med dette menes hvor godt en klarer aring maringle eller
undersoslashke det som skal maringles eller undersoslashker Reliabilitet betyr paringlitelighet og har
med maringlesikkerhet aring gjoslashre dvs hvor sikre tallene fra maringlingen eller undersoslashkelsen er
[6]
Det er ogsaring viktig aring vaeligre oppmerksom paring mulige feilkilder i arbeidet I en oppgave som
dette som inneholder data basert paring labtester er det mange mulige feilkilder Proslashvene
er tatt ut og preparert for haringnd paring bygningslaboratoriet Det er viktig aring kutte proslashvene
vinkelrett paring fiberens lengderetning og aring faring sidene parallelle Kompositter er et ikke-
homogent materiale og fiberinnholdet kan variere i materialet hvilket kan bidra til stor
spredning
4
Kapittel 3
Teori
31 Regler og forskrifter
Det finnes flere regelverk med retningslinjer for design dimensjonering og verifisering
av komposittstrukturer Det er i denne oppgaven brukt DNV-OS-C501 samt flere ISO-
Standarder som tar for seg testing av komposittmaterialer Standardene som er brukt i
denne masteroppgaven er foslashlgende
bull DNV-OS-C501 Offshore Standard Composite Components [2]
bull NS-EN ISO 527-12012 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1
Generelle prinsipper (ISO 527-12012) [7]
bull NS-EN ISO 527-52009 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5
Proslashvingsbetingelser for ensrettede fiberforsterkede plastkompositter (ISO
527-52009) [8]
bull NS-EN ISO 11721998 Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater
stoslashpemasser og laminater - Bestemmelse av glassfiber- og
mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder (ISO 11721996) [9]
bull ISO 25592011 Textile glass - Mats (made from chopped or continuous strands) ndash
Designation and basis for specifications [10]
32 Utmatting i fiberkompositter
Utmattingslevetid er vanskelig aring forutse selv for konvensjonelle materialer vi har lang
erfaring med For fiberkompositter er det ikke mindre komplisert Mye av kunnskapen
vi innehar fra konvensjonelle materialer har oppstaringtt paring grunn av ulykker [11] Noen
av grunnene til at det er vanskelig aring forutse utmattingslevetid i kompositter er at det er
flere forskjellige skademekanismer Skademekanismene vil reagere forskjellig avhengig
av lasten Spenningsdistribusjonen i et lamina kan variere selv om toslashyningen er den
5
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Sammendrag
I Det Norske Veritas (DNV) sin standard DNV-OS-C501 foreligger det retninglinjer for
design dimensjonering og verifisering av komposittstrukturer rettet spesielt mot
offshore Standarden gir internasjonalt aksepterte retningslinjer for sikker design ved
aring definere minstekrav for design materialer fabrikkering og installasjon av
lastbaeligrende fiberkompositter
I temaene statisk og dynamisk utmatting i standarden sies det at statisk styrke er
uforandret under dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre
Problemomraringdet oppgaven tar for seg er sammenhengen mellom statisk utmatting og
stigningstallet til regresjonskurven til dynamisk utmatting Forskersposlashrsmaringlene er
ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for ulike
statiske utmattingslasterrdquo og ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo
I rapporten er det benyttet litteratursoslashk for aring gi teoretisk grunnlag og det er utfoslashrt
laboratorieforsoslashk for aring gi svar paring forskersposlashrsmaringlene Glassfiberplatene som proslashvene
er tatt ut fra er produsert hos NORSAFE AS i Arendal og er laget av kommersielt
tilgjengelige materialer med en industrialisert produksjonsmetode
Det er utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting og
forskersposlashrsmaringlene er undersoslashkt ved at det er utfoslashrt tester der proslashvene foslashrst har vaeligrt
statisk belastet over en gitt tid for deretter aring utsette de for dynamisk utmatting
Deretter er regresjonskurvene for henholdsvis proslashver som er testet for kun dynamisk
utmatting og proslashver som er utsatt for statisk belastning og dynamisk utmatting
sammenlignet Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring begrunne avvik
Det har vaeligrt en utfordring aring faring gode nok proslashver til aring bestemme fiberinnholdet
Testene viser at det er tydelig at kapasiteten er svekket etter at materialet er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting da regresjonskurven ligger godt under
regresjonskurven for proslashvene som kun er utsatt for dynamisk utmatting
Stigningstallet til regresjonskurven har ogsaring en tendens til aring bli brattere For praktisk
design boslashr det forsoslashkes aring redusere spredning for aring minske sikkerhetsfaktoren
Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i
forhold til konvensjonelle materialer i markedet er dette en viktig faktor
ii
Innhold
Forord i
Sammendrag ii
Innhold iii
Figurliste vi
Tabelliste vii
1 Innledning 1
11 Bakgrunn for oppgaven 1
12 Problemomraringde og forskersposlashrsmaringl 1
13 Avgrensing av masteroppgaven 2
14 Masteroppgavens oppbygning 2
2 Metode 3
21 Litteraturstudie 3
22 Laboratorieforsoslashk 3
23 Validitet og reliabilitet 4
3 Teori 5
31 Regler og forskrifter 5
32 Utmatting i fiberkompositter 5
321 S-N kurven 6
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese 8
iii
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene 9
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk belastning 11
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-Nkurven 12
34 Analyse av sammenhenger 13
341 Lineaeligr regresjon 13
342 Hvor god er modellen 14
4 Plateproduksjon paring NORSAFE 15
41 Resininjesering 15
5 Proslashvelegemer 17
6 Testmaskiner 19
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin 19
62 Statisk strekkproslashvemaskin 20
7 Bestemmelse av fiberinnhold og lagoppbygging 21
71 Fiberinnhold prosedyre 21
72 Lagoppbygging 24
721 Teoretisk tykkelse 24
8 Resultat og analyse 27
81 Strekkfasthet 27
82 Stress rupture 29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning 30
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning 31
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture 33
iv
83 Utvikling av S-N kurve 36
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting 38
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk utmatting 39
9 Konklusjon 45
91 Forslag til videre arbeid 46
Litteraturliste 47
Appendix 49
v
Figurliste
31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3] 632 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3] 733 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3] 834 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig
spenningsspektrum [13] 935 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3] 1036 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med
fiber [3] 1137 Stress rupture kurve fra egne tester 1238 S-N kurve fra egne tester 13
41 Plateproduksjon 1542 Platen under vakuum og resininjesering 16
51 Skisse av proslashvelegemer [8] 1752 Proslashvelegemer 1853 Dogbone-proslashver 18
61 Si-Plan strekkproslashvemaskin 1962 Zwick testmaskin 20
71 Muffelovn og proslashver 2172 Lagoppbygging 2473 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop 26
81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver 2882 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert 2983 Stress rupture kurve maringlt 3184 Stress rupture kurve estimert 3285 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture 3486 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture 3587 Proslashver testet dynamisk 3688 S-N Kurve 3789 Lineaeligr regresjon S-N Kurve 39810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk 41811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4
utelatt 42812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimert
kurvens start 43
vi
Tabelliste
71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver 2372 Vektandel og densitet 2473 Vekt per areal 2574 Teoretiske tykkelser regnet ut 2575 Lagoppbygging 25
81 Strekkfasthet 2782 Stress rupture data maringlt toslashyning 3083 Stress rupture data estimert toslashyning 3284 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture 3385 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture 3586 Data dynamisk utmatting 3787 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting 3888 Statisk belastning foslashr dynamisk testing 4089 Dynamisk testing etter statisk belastning 40810 Data sammenligning regresjonskurver 44
A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11 50A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15 51A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14 51A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26 52A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8 53
B1 Proslashvegeometri stress rupture 54
C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting 55
D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting 56
vii
Kapittel 1
Innledning
11 Bakgrunn for oppgaven
Det Norske Veritas (DNV) har utgitt en standard (DNV-OS-C501) med retningslinjer
for design dimensjonering og verifisering av komposittstrukturer spesielt rettet mot
offshore Retningslinjene kan ogsaring anvendes generelt for konstruksjoner i kompositter
[1]
Hovedmaringlet med standarden er aring gi internasjonalt aksepterte retningslinjer for sikker
design ved aring definere minstekrav for design materialer fabrikkering og installasjon
av lastbaeligrende fiberkompositter Den virker ogsaring som teknisk referanse til kontrakter
mellom kunde og leverandoslashr [2]
Et av temaene standarden DNV-OS-C501 tar for seg er statisk og dynamisk utmatting
En paringstand i standarden er at statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting for
de fleste ensrettede (continous) glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring for aramid-
fiber under strekklast
12 Problemomraringde og forskersposlashrsmaringl
Ensrettede laminater vil under utmatting i strekk kunne bli utsatt for forskjellige typer
skademekanismer ut fra hvor mye last det utsettes for Skademekanismene er ldquofibre
breakage interfacial debonding oppsprekking av matrise og ldquointerfacial shear
failure [3][4] Ut i fra dette virker det naturlig at den statiske styrken vil vaeligre
svekket
Problemomraringdet masteroppgaven tar for seg er sammenhengen mellom statisk
utmatting og stigningstallet til regresjonskurven til dynamisk utmatting DNV sier at
1
statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting men sier ikke noe om det
motsatte altsaring hvilken sammenheng det er dersom materialet er utsatt for statisk
belastning for deretter bli utsatt for dynamisk utmatting Dette er sett paring gjennom
praktisk bruk av kommersielt tilgjengelige fiberkompositter basert paring vanlig
produksjonsmetode i komposittindustrien
Ut fra problemomraringdet blir forskersposlashrsmaringlene foslashlgende
bull Endres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for
ulike statiske utmattingslaster
bull Hvis regresjonskurven endres hva vil dette si for praktisk design i kommersielt
bruk
13 Avgrensing av masteroppgaven
Masteroppgaven er avgrenset til aring gjelde for glassfiberplater produsert av kommersielt
tilgjengelige materialer basert paring produksjonsmetode brukt i
komposittindustrien
14 Masteroppgavens oppbygning
I oppgaven er det 9 hovedkapitler med underkapitler og avsnitt Det foslashrste kapitlet er
innledningen og tar for seg bakgrunnen for oppgaven problemomraringde
forskersposlashrsmaringl og avgrensing av masteroppgaven Kapittel to inneholder metoden
for hvordan oppgaven er loslashst samt diskusjon rundt validitet og reliabilitet Kapittel tre
inneholder det teoretiske grunnlaget I kapittel fire er det forklart om produksjonen av
platene som er brukt i oppgaven Kapittel fem er en forklaring av hvordan
proslashvelegemene er utformet i henhold til standard I kapittel 6 er testmaskinene
beskrevet og i kapittel 7 er prosedyre og resultater av bestemmelse av fiberinnhold
Kapittel 8 er resultat og analyse og innehar resultater som er viktige for oppgaven og
diskusjon og analyse rundt disse Kapittel 9 inneholder konklusjon og forslag til videre
arbeid
2
Kapittel 2
Metode
Metoden for hvordan masteroppgaven er loslashst er presentert i dette kapittelet Det er
utfoslashrt litteraturstudie for aring sette seg inn i teori og standarder som er brukt i oppgaven
og det er utfoslashrt laboratorieforsoslashk for aring faring grunnlag til aring loslashse oppgaven
21 Litteraturstudie
I litteraturstudiet er det soslashkt etter og undersoslashkt gjeldende standarder for kompositter
Soslashkemotorer som er benyttet er Google Google Scholar samt databaser som
ScienceDirect De standarder som ikke var tilgjengelig via internett ble fremskaffet av
biblioteket ved Universitetet i Agder Universitetsbiblioteket er ogsaring brukt for boslashker
om kompositt-teori og statistikk for aring analysere resultatene
Mye av teorien er fra en bok som ikke er utgitt men som brukes som kompendie ved
den Kungliga Tekniska Houmlgskolan (KTH) i Stockholm Sverige Denne boken ble
tilsendt etter foresposlashrsel til en av forfatterene Dan Zenkert [3] Statistikkteorien er fra
boken ldquoStatistikk for Universiteter og Hoslashgskolerrdquo skrevet av Gunnar G Loslashvarings [5]
22 Laboratorieforsoslashk
For aring svare paring oppgaven er det utfoslashrt tester i forskjellige laboratorier ved Universitetet
i Agder Proslashvelegemene er kuttet bearbeidet og limt paring bygglaboratoriet Den statiske
testingen er utfoslashrt ved en statisk strekkproslashvemaskin paring bygglaboratoriet mens den
dynamiske testingen er utfoslashrt med en dynamisk strekkproslashvemaskin paring
mekatronikklaboratoriet Testdata er presentert vha grafer fra Excel og lineaeligr
regresjon er utfoslashrt ved hjelp av RStudio som er et brukergrensesnitt for R et
programmeringsspraringk for statistikk og grafikk
3
23 Validitet og reliabilitet
Det er viktig aring vaeligre kristisk til egne maringlinger og undersoslashkelser i en oppgave For at
metodene skal gi troverdig kunnskap maring kravene til validitet og reliabilitet vaeligre
oppfylt Validitet vil si gyldighet og med dette menes hvor godt en klarer aring maringle eller
undersoslashke det som skal maringles eller undersoslashker Reliabilitet betyr paringlitelighet og har
med maringlesikkerhet aring gjoslashre dvs hvor sikre tallene fra maringlingen eller undersoslashkelsen er
[6]
Det er ogsaring viktig aring vaeligre oppmerksom paring mulige feilkilder i arbeidet I en oppgave som
dette som inneholder data basert paring labtester er det mange mulige feilkilder Proslashvene
er tatt ut og preparert for haringnd paring bygningslaboratoriet Det er viktig aring kutte proslashvene
vinkelrett paring fiberens lengderetning og aring faring sidene parallelle Kompositter er et ikke-
homogent materiale og fiberinnholdet kan variere i materialet hvilket kan bidra til stor
spredning
4
Kapittel 3
Teori
31 Regler og forskrifter
Det finnes flere regelverk med retningslinjer for design dimensjonering og verifisering
av komposittstrukturer Det er i denne oppgaven brukt DNV-OS-C501 samt flere ISO-
Standarder som tar for seg testing av komposittmaterialer Standardene som er brukt i
denne masteroppgaven er foslashlgende
bull DNV-OS-C501 Offshore Standard Composite Components [2]
bull NS-EN ISO 527-12012 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1
Generelle prinsipper (ISO 527-12012) [7]
bull NS-EN ISO 527-52009 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5
Proslashvingsbetingelser for ensrettede fiberforsterkede plastkompositter (ISO
527-52009) [8]
bull NS-EN ISO 11721998 Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater
stoslashpemasser og laminater - Bestemmelse av glassfiber- og
mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder (ISO 11721996) [9]
bull ISO 25592011 Textile glass - Mats (made from chopped or continuous strands) ndash
Designation and basis for specifications [10]
32 Utmatting i fiberkompositter
Utmattingslevetid er vanskelig aring forutse selv for konvensjonelle materialer vi har lang
erfaring med For fiberkompositter er det ikke mindre komplisert Mye av kunnskapen
vi innehar fra konvensjonelle materialer har oppstaringtt paring grunn av ulykker [11] Noen
av grunnene til at det er vanskelig aring forutse utmattingslevetid i kompositter er at det er
flere forskjellige skademekanismer Skademekanismene vil reagere forskjellig avhengig
av lasten Spenningsdistribusjonen i et lamina kan variere selv om toslashyningen er den
5
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Innhold
Forord i
Sammendrag ii
Innhold iii
Figurliste vi
Tabelliste vii
1 Innledning 1
11 Bakgrunn for oppgaven 1
12 Problemomraringde og forskersposlashrsmaringl 1
13 Avgrensing av masteroppgaven 2
14 Masteroppgavens oppbygning 2
2 Metode 3
21 Litteraturstudie 3
22 Laboratorieforsoslashk 3
23 Validitet og reliabilitet 4
3 Teori 5
31 Regler og forskrifter 5
32 Utmatting i fiberkompositter 5
321 S-N kurven 6
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese 8
iii
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene 9
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk belastning 11
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-Nkurven 12
34 Analyse av sammenhenger 13
341 Lineaeligr regresjon 13
342 Hvor god er modellen 14
4 Plateproduksjon paring NORSAFE 15
41 Resininjesering 15
5 Proslashvelegemer 17
6 Testmaskiner 19
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin 19
62 Statisk strekkproslashvemaskin 20
7 Bestemmelse av fiberinnhold og lagoppbygging 21
71 Fiberinnhold prosedyre 21
72 Lagoppbygging 24
721 Teoretisk tykkelse 24
8 Resultat og analyse 27
81 Strekkfasthet 27
82 Stress rupture 29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning 30
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning 31
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture 33
iv
83 Utvikling av S-N kurve 36
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting 38
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk utmatting 39
9 Konklusjon 45
91 Forslag til videre arbeid 46
Litteraturliste 47
Appendix 49
v
Figurliste
31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3] 632 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3] 733 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3] 834 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig
spenningsspektrum [13] 935 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3] 1036 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med
fiber [3] 1137 Stress rupture kurve fra egne tester 1238 S-N kurve fra egne tester 13
41 Plateproduksjon 1542 Platen under vakuum og resininjesering 16
51 Skisse av proslashvelegemer [8] 1752 Proslashvelegemer 1853 Dogbone-proslashver 18
61 Si-Plan strekkproslashvemaskin 1962 Zwick testmaskin 20
71 Muffelovn og proslashver 2172 Lagoppbygging 2473 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop 26
81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver 2882 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert 2983 Stress rupture kurve maringlt 3184 Stress rupture kurve estimert 3285 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture 3486 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture 3587 Proslashver testet dynamisk 3688 S-N Kurve 3789 Lineaeligr regresjon S-N Kurve 39810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk 41811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4
utelatt 42812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimert
kurvens start 43
vi
Tabelliste
71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver 2372 Vektandel og densitet 2473 Vekt per areal 2574 Teoretiske tykkelser regnet ut 2575 Lagoppbygging 25
81 Strekkfasthet 2782 Stress rupture data maringlt toslashyning 3083 Stress rupture data estimert toslashyning 3284 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture 3385 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture 3586 Data dynamisk utmatting 3787 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting 3888 Statisk belastning foslashr dynamisk testing 4089 Dynamisk testing etter statisk belastning 40810 Data sammenligning regresjonskurver 44
A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11 50A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15 51A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14 51A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26 52A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8 53
B1 Proslashvegeometri stress rupture 54
C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting 55
D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting 56
vii
Kapittel 1
Innledning
11 Bakgrunn for oppgaven
Det Norske Veritas (DNV) har utgitt en standard (DNV-OS-C501) med retningslinjer
for design dimensjonering og verifisering av komposittstrukturer spesielt rettet mot
offshore Retningslinjene kan ogsaring anvendes generelt for konstruksjoner i kompositter
[1]
Hovedmaringlet med standarden er aring gi internasjonalt aksepterte retningslinjer for sikker
design ved aring definere minstekrav for design materialer fabrikkering og installasjon
av lastbaeligrende fiberkompositter Den virker ogsaring som teknisk referanse til kontrakter
mellom kunde og leverandoslashr [2]
Et av temaene standarden DNV-OS-C501 tar for seg er statisk og dynamisk utmatting
En paringstand i standarden er at statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting for
de fleste ensrettede (continous) glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring for aramid-
fiber under strekklast
12 Problemomraringde og forskersposlashrsmaringl
Ensrettede laminater vil under utmatting i strekk kunne bli utsatt for forskjellige typer
skademekanismer ut fra hvor mye last det utsettes for Skademekanismene er ldquofibre
breakage interfacial debonding oppsprekking av matrise og ldquointerfacial shear
failure [3][4] Ut i fra dette virker det naturlig at den statiske styrken vil vaeligre
svekket
Problemomraringdet masteroppgaven tar for seg er sammenhengen mellom statisk
utmatting og stigningstallet til regresjonskurven til dynamisk utmatting DNV sier at
1
statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting men sier ikke noe om det
motsatte altsaring hvilken sammenheng det er dersom materialet er utsatt for statisk
belastning for deretter bli utsatt for dynamisk utmatting Dette er sett paring gjennom
praktisk bruk av kommersielt tilgjengelige fiberkompositter basert paring vanlig
produksjonsmetode i komposittindustrien
Ut fra problemomraringdet blir forskersposlashrsmaringlene foslashlgende
bull Endres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for
ulike statiske utmattingslaster
bull Hvis regresjonskurven endres hva vil dette si for praktisk design i kommersielt
bruk
13 Avgrensing av masteroppgaven
Masteroppgaven er avgrenset til aring gjelde for glassfiberplater produsert av kommersielt
tilgjengelige materialer basert paring produksjonsmetode brukt i
komposittindustrien
14 Masteroppgavens oppbygning
I oppgaven er det 9 hovedkapitler med underkapitler og avsnitt Det foslashrste kapitlet er
innledningen og tar for seg bakgrunnen for oppgaven problemomraringde
forskersposlashrsmaringl og avgrensing av masteroppgaven Kapittel to inneholder metoden
for hvordan oppgaven er loslashst samt diskusjon rundt validitet og reliabilitet Kapittel tre
inneholder det teoretiske grunnlaget I kapittel fire er det forklart om produksjonen av
platene som er brukt i oppgaven Kapittel fem er en forklaring av hvordan
proslashvelegemene er utformet i henhold til standard I kapittel 6 er testmaskinene
beskrevet og i kapittel 7 er prosedyre og resultater av bestemmelse av fiberinnhold
Kapittel 8 er resultat og analyse og innehar resultater som er viktige for oppgaven og
diskusjon og analyse rundt disse Kapittel 9 inneholder konklusjon og forslag til videre
arbeid
2
Kapittel 2
Metode
Metoden for hvordan masteroppgaven er loslashst er presentert i dette kapittelet Det er
utfoslashrt litteraturstudie for aring sette seg inn i teori og standarder som er brukt i oppgaven
og det er utfoslashrt laboratorieforsoslashk for aring faring grunnlag til aring loslashse oppgaven
21 Litteraturstudie
I litteraturstudiet er det soslashkt etter og undersoslashkt gjeldende standarder for kompositter
Soslashkemotorer som er benyttet er Google Google Scholar samt databaser som
ScienceDirect De standarder som ikke var tilgjengelig via internett ble fremskaffet av
biblioteket ved Universitetet i Agder Universitetsbiblioteket er ogsaring brukt for boslashker
om kompositt-teori og statistikk for aring analysere resultatene
Mye av teorien er fra en bok som ikke er utgitt men som brukes som kompendie ved
den Kungliga Tekniska Houmlgskolan (KTH) i Stockholm Sverige Denne boken ble
tilsendt etter foresposlashrsel til en av forfatterene Dan Zenkert [3] Statistikkteorien er fra
boken ldquoStatistikk for Universiteter og Hoslashgskolerrdquo skrevet av Gunnar G Loslashvarings [5]
22 Laboratorieforsoslashk
For aring svare paring oppgaven er det utfoslashrt tester i forskjellige laboratorier ved Universitetet
i Agder Proslashvelegemene er kuttet bearbeidet og limt paring bygglaboratoriet Den statiske
testingen er utfoslashrt ved en statisk strekkproslashvemaskin paring bygglaboratoriet mens den
dynamiske testingen er utfoslashrt med en dynamisk strekkproslashvemaskin paring
mekatronikklaboratoriet Testdata er presentert vha grafer fra Excel og lineaeligr
regresjon er utfoslashrt ved hjelp av RStudio som er et brukergrensesnitt for R et
programmeringsspraringk for statistikk og grafikk
3
23 Validitet og reliabilitet
Det er viktig aring vaeligre kristisk til egne maringlinger og undersoslashkelser i en oppgave For at
metodene skal gi troverdig kunnskap maring kravene til validitet og reliabilitet vaeligre
oppfylt Validitet vil si gyldighet og med dette menes hvor godt en klarer aring maringle eller
undersoslashke det som skal maringles eller undersoslashker Reliabilitet betyr paringlitelighet og har
med maringlesikkerhet aring gjoslashre dvs hvor sikre tallene fra maringlingen eller undersoslashkelsen er
[6]
Det er ogsaring viktig aring vaeligre oppmerksom paring mulige feilkilder i arbeidet I en oppgave som
dette som inneholder data basert paring labtester er det mange mulige feilkilder Proslashvene
er tatt ut og preparert for haringnd paring bygningslaboratoriet Det er viktig aring kutte proslashvene
vinkelrett paring fiberens lengderetning og aring faring sidene parallelle Kompositter er et ikke-
homogent materiale og fiberinnholdet kan variere i materialet hvilket kan bidra til stor
spredning
4
Kapittel 3
Teori
31 Regler og forskrifter
Det finnes flere regelverk med retningslinjer for design dimensjonering og verifisering
av komposittstrukturer Det er i denne oppgaven brukt DNV-OS-C501 samt flere ISO-
Standarder som tar for seg testing av komposittmaterialer Standardene som er brukt i
denne masteroppgaven er foslashlgende
bull DNV-OS-C501 Offshore Standard Composite Components [2]
bull NS-EN ISO 527-12012 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1
Generelle prinsipper (ISO 527-12012) [7]
bull NS-EN ISO 527-52009 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5
Proslashvingsbetingelser for ensrettede fiberforsterkede plastkompositter (ISO
527-52009) [8]
bull NS-EN ISO 11721998 Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater
stoslashpemasser og laminater - Bestemmelse av glassfiber- og
mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder (ISO 11721996) [9]
bull ISO 25592011 Textile glass - Mats (made from chopped or continuous strands) ndash
Designation and basis for specifications [10]
32 Utmatting i fiberkompositter
Utmattingslevetid er vanskelig aring forutse selv for konvensjonelle materialer vi har lang
erfaring med For fiberkompositter er det ikke mindre komplisert Mye av kunnskapen
vi innehar fra konvensjonelle materialer har oppstaringtt paring grunn av ulykker [11] Noen
av grunnene til at det er vanskelig aring forutse utmattingslevetid i kompositter er at det er
flere forskjellige skademekanismer Skademekanismene vil reagere forskjellig avhengig
av lasten Spenningsdistribusjonen i et lamina kan variere selv om toslashyningen er den
5
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene 9
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk belastning 11
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-Nkurven 12
34 Analyse av sammenhenger 13
341 Lineaeligr regresjon 13
342 Hvor god er modellen 14
4 Plateproduksjon paring NORSAFE 15
41 Resininjesering 15
5 Proslashvelegemer 17
6 Testmaskiner 19
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin 19
62 Statisk strekkproslashvemaskin 20
7 Bestemmelse av fiberinnhold og lagoppbygging 21
71 Fiberinnhold prosedyre 21
72 Lagoppbygging 24
721 Teoretisk tykkelse 24
8 Resultat og analyse 27
81 Strekkfasthet 27
82 Stress rupture 29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning 30
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning 31
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture 33
iv
83 Utvikling av S-N kurve 36
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting 38
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk utmatting 39
9 Konklusjon 45
91 Forslag til videre arbeid 46
Litteraturliste 47
Appendix 49
v
Figurliste
31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3] 632 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3] 733 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3] 834 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig
spenningsspektrum [13] 935 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3] 1036 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med
fiber [3] 1137 Stress rupture kurve fra egne tester 1238 S-N kurve fra egne tester 13
41 Plateproduksjon 1542 Platen under vakuum og resininjesering 16
51 Skisse av proslashvelegemer [8] 1752 Proslashvelegemer 1853 Dogbone-proslashver 18
61 Si-Plan strekkproslashvemaskin 1962 Zwick testmaskin 20
71 Muffelovn og proslashver 2172 Lagoppbygging 2473 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop 26
81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver 2882 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert 2983 Stress rupture kurve maringlt 3184 Stress rupture kurve estimert 3285 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture 3486 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture 3587 Proslashver testet dynamisk 3688 S-N Kurve 3789 Lineaeligr regresjon S-N Kurve 39810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk 41811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4
utelatt 42812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimert
kurvens start 43
vi
Tabelliste
71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver 2372 Vektandel og densitet 2473 Vekt per areal 2574 Teoretiske tykkelser regnet ut 2575 Lagoppbygging 25
81 Strekkfasthet 2782 Stress rupture data maringlt toslashyning 3083 Stress rupture data estimert toslashyning 3284 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture 3385 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture 3586 Data dynamisk utmatting 3787 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting 3888 Statisk belastning foslashr dynamisk testing 4089 Dynamisk testing etter statisk belastning 40810 Data sammenligning regresjonskurver 44
A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11 50A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15 51A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14 51A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26 52A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8 53
B1 Proslashvegeometri stress rupture 54
C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting 55
D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting 56
vii
Kapittel 1
Innledning
11 Bakgrunn for oppgaven
Det Norske Veritas (DNV) har utgitt en standard (DNV-OS-C501) med retningslinjer
for design dimensjonering og verifisering av komposittstrukturer spesielt rettet mot
offshore Retningslinjene kan ogsaring anvendes generelt for konstruksjoner i kompositter
[1]
Hovedmaringlet med standarden er aring gi internasjonalt aksepterte retningslinjer for sikker
design ved aring definere minstekrav for design materialer fabrikkering og installasjon
av lastbaeligrende fiberkompositter Den virker ogsaring som teknisk referanse til kontrakter
mellom kunde og leverandoslashr [2]
Et av temaene standarden DNV-OS-C501 tar for seg er statisk og dynamisk utmatting
En paringstand i standarden er at statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting for
de fleste ensrettede (continous) glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring for aramid-
fiber under strekklast
12 Problemomraringde og forskersposlashrsmaringl
Ensrettede laminater vil under utmatting i strekk kunne bli utsatt for forskjellige typer
skademekanismer ut fra hvor mye last det utsettes for Skademekanismene er ldquofibre
breakage interfacial debonding oppsprekking av matrise og ldquointerfacial shear
failure [3][4] Ut i fra dette virker det naturlig at den statiske styrken vil vaeligre
svekket
Problemomraringdet masteroppgaven tar for seg er sammenhengen mellom statisk
utmatting og stigningstallet til regresjonskurven til dynamisk utmatting DNV sier at
1
statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting men sier ikke noe om det
motsatte altsaring hvilken sammenheng det er dersom materialet er utsatt for statisk
belastning for deretter bli utsatt for dynamisk utmatting Dette er sett paring gjennom
praktisk bruk av kommersielt tilgjengelige fiberkompositter basert paring vanlig
produksjonsmetode i komposittindustrien
Ut fra problemomraringdet blir forskersposlashrsmaringlene foslashlgende
bull Endres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for
ulike statiske utmattingslaster
bull Hvis regresjonskurven endres hva vil dette si for praktisk design i kommersielt
bruk
13 Avgrensing av masteroppgaven
Masteroppgaven er avgrenset til aring gjelde for glassfiberplater produsert av kommersielt
tilgjengelige materialer basert paring produksjonsmetode brukt i
komposittindustrien
14 Masteroppgavens oppbygning
I oppgaven er det 9 hovedkapitler med underkapitler og avsnitt Det foslashrste kapitlet er
innledningen og tar for seg bakgrunnen for oppgaven problemomraringde
forskersposlashrsmaringl og avgrensing av masteroppgaven Kapittel to inneholder metoden
for hvordan oppgaven er loslashst samt diskusjon rundt validitet og reliabilitet Kapittel tre
inneholder det teoretiske grunnlaget I kapittel fire er det forklart om produksjonen av
platene som er brukt i oppgaven Kapittel fem er en forklaring av hvordan
proslashvelegemene er utformet i henhold til standard I kapittel 6 er testmaskinene
beskrevet og i kapittel 7 er prosedyre og resultater av bestemmelse av fiberinnhold
Kapittel 8 er resultat og analyse og innehar resultater som er viktige for oppgaven og
diskusjon og analyse rundt disse Kapittel 9 inneholder konklusjon og forslag til videre
arbeid
2
Kapittel 2
Metode
Metoden for hvordan masteroppgaven er loslashst er presentert i dette kapittelet Det er
utfoslashrt litteraturstudie for aring sette seg inn i teori og standarder som er brukt i oppgaven
og det er utfoslashrt laboratorieforsoslashk for aring faring grunnlag til aring loslashse oppgaven
21 Litteraturstudie
I litteraturstudiet er det soslashkt etter og undersoslashkt gjeldende standarder for kompositter
Soslashkemotorer som er benyttet er Google Google Scholar samt databaser som
ScienceDirect De standarder som ikke var tilgjengelig via internett ble fremskaffet av
biblioteket ved Universitetet i Agder Universitetsbiblioteket er ogsaring brukt for boslashker
om kompositt-teori og statistikk for aring analysere resultatene
Mye av teorien er fra en bok som ikke er utgitt men som brukes som kompendie ved
den Kungliga Tekniska Houmlgskolan (KTH) i Stockholm Sverige Denne boken ble
tilsendt etter foresposlashrsel til en av forfatterene Dan Zenkert [3] Statistikkteorien er fra
boken ldquoStatistikk for Universiteter og Hoslashgskolerrdquo skrevet av Gunnar G Loslashvarings [5]
22 Laboratorieforsoslashk
For aring svare paring oppgaven er det utfoslashrt tester i forskjellige laboratorier ved Universitetet
i Agder Proslashvelegemene er kuttet bearbeidet og limt paring bygglaboratoriet Den statiske
testingen er utfoslashrt ved en statisk strekkproslashvemaskin paring bygglaboratoriet mens den
dynamiske testingen er utfoslashrt med en dynamisk strekkproslashvemaskin paring
mekatronikklaboratoriet Testdata er presentert vha grafer fra Excel og lineaeligr
regresjon er utfoslashrt ved hjelp av RStudio som er et brukergrensesnitt for R et
programmeringsspraringk for statistikk og grafikk
3
23 Validitet og reliabilitet
Det er viktig aring vaeligre kristisk til egne maringlinger og undersoslashkelser i en oppgave For at
metodene skal gi troverdig kunnskap maring kravene til validitet og reliabilitet vaeligre
oppfylt Validitet vil si gyldighet og med dette menes hvor godt en klarer aring maringle eller
undersoslashke det som skal maringles eller undersoslashker Reliabilitet betyr paringlitelighet og har
med maringlesikkerhet aring gjoslashre dvs hvor sikre tallene fra maringlingen eller undersoslashkelsen er
[6]
Det er ogsaring viktig aring vaeligre oppmerksom paring mulige feilkilder i arbeidet I en oppgave som
dette som inneholder data basert paring labtester er det mange mulige feilkilder Proslashvene
er tatt ut og preparert for haringnd paring bygningslaboratoriet Det er viktig aring kutte proslashvene
vinkelrett paring fiberens lengderetning og aring faring sidene parallelle Kompositter er et ikke-
homogent materiale og fiberinnholdet kan variere i materialet hvilket kan bidra til stor
spredning
4
Kapittel 3
Teori
31 Regler og forskrifter
Det finnes flere regelverk med retningslinjer for design dimensjonering og verifisering
av komposittstrukturer Det er i denne oppgaven brukt DNV-OS-C501 samt flere ISO-
Standarder som tar for seg testing av komposittmaterialer Standardene som er brukt i
denne masteroppgaven er foslashlgende
bull DNV-OS-C501 Offshore Standard Composite Components [2]
bull NS-EN ISO 527-12012 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1
Generelle prinsipper (ISO 527-12012) [7]
bull NS-EN ISO 527-52009 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5
Proslashvingsbetingelser for ensrettede fiberforsterkede plastkompositter (ISO
527-52009) [8]
bull NS-EN ISO 11721998 Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater
stoslashpemasser og laminater - Bestemmelse av glassfiber- og
mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder (ISO 11721996) [9]
bull ISO 25592011 Textile glass - Mats (made from chopped or continuous strands) ndash
Designation and basis for specifications [10]
32 Utmatting i fiberkompositter
Utmattingslevetid er vanskelig aring forutse selv for konvensjonelle materialer vi har lang
erfaring med For fiberkompositter er det ikke mindre komplisert Mye av kunnskapen
vi innehar fra konvensjonelle materialer har oppstaringtt paring grunn av ulykker [11] Noen
av grunnene til at det er vanskelig aring forutse utmattingslevetid i kompositter er at det er
flere forskjellige skademekanismer Skademekanismene vil reagere forskjellig avhengig
av lasten Spenningsdistribusjonen i et lamina kan variere selv om toslashyningen er den
5
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
83 Utvikling av S-N kurve 36
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting 38
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk utmatting 39
9 Konklusjon 45
91 Forslag til videre arbeid 46
Litteraturliste 47
Appendix 49
v
Figurliste
31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3] 632 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3] 733 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3] 834 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig
spenningsspektrum [13] 935 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3] 1036 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med
fiber [3] 1137 Stress rupture kurve fra egne tester 1238 S-N kurve fra egne tester 13
41 Plateproduksjon 1542 Platen under vakuum og resininjesering 16
51 Skisse av proslashvelegemer [8] 1752 Proslashvelegemer 1853 Dogbone-proslashver 18
61 Si-Plan strekkproslashvemaskin 1962 Zwick testmaskin 20
71 Muffelovn og proslashver 2172 Lagoppbygging 2473 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop 26
81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver 2882 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert 2983 Stress rupture kurve maringlt 3184 Stress rupture kurve estimert 3285 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture 3486 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture 3587 Proslashver testet dynamisk 3688 S-N Kurve 3789 Lineaeligr regresjon S-N Kurve 39810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk 41811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4
utelatt 42812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimert
kurvens start 43
vi
Tabelliste
71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver 2372 Vektandel og densitet 2473 Vekt per areal 2574 Teoretiske tykkelser regnet ut 2575 Lagoppbygging 25
81 Strekkfasthet 2782 Stress rupture data maringlt toslashyning 3083 Stress rupture data estimert toslashyning 3284 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture 3385 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture 3586 Data dynamisk utmatting 3787 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting 3888 Statisk belastning foslashr dynamisk testing 4089 Dynamisk testing etter statisk belastning 40810 Data sammenligning regresjonskurver 44
A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11 50A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15 51A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14 51A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26 52A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8 53
B1 Proslashvegeometri stress rupture 54
C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting 55
D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting 56
vii
Kapittel 1
Innledning
11 Bakgrunn for oppgaven
Det Norske Veritas (DNV) har utgitt en standard (DNV-OS-C501) med retningslinjer
for design dimensjonering og verifisering av komposittstrukturer spesielt rettet mot
offshore Retningslinjene kan ogsaring anvendes generelt for konstruksjoner i kompositter
[1]
Hovedmaringlet med standarden er aring gi internasjonalt aksepterte retningslinjer for sikker
design ved aring definere minstekrav for design materialer fabrikkering og installasjon
av lastbaeligrende fiberkompositter Den virker ogsaring som teknisk referanse til kontrakter
mellom kunde og leverandoslashr [2]
Et av temaene standarden DNV-OS-C501 tar for seg er statisk og dynamisk utmatting
En paringstand i standarden er at statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting for
de fleste ensrettede (continous) glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring for aramid-
fiber under strekklast
12 Problemomraringde og forskersposlashrsmaringl
Ensrettede laminater vil under utmatting i strekk kunne bli utsatt for forskjellige typer
skademekanismer ut fra hvor mye last det utsettes for Skademekanismene er ldquofibre
breakage interfacial debonding oppsprekking av matrise og ldquointerfacial shear
failure [3][4] Ut i fra dette virker det naturlig at den statiske styrken vil vaeligre
svekket
Problemomraringdet masteroppgaven tar for seg er sammenhengen mellom statisk
utmatting og stigningstallet til regresjonskurven til dynamisk utmatting DNV sier at
1
statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting men sier ikke noe om det
motsatte altsaring hvilken sammenheng det er dersom materialet er utsatt for statisk
belastning for deretter bli utsatt for dynamisk utmatting Dette er sett paring gjennom
praktisk bruk av kommersielt tilgjengelige fiberkompositter basert paring vanlig
produksjonsmetode i komposittindustrien
Ut fra problemomraringdet blir forskersposlashrsmaringlene foslashlgende
bull Endres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for
ulike statiske utmattingslaster
bull Hvis regresjonskurven endres hva vil dette si for praktisk design i kommersielt
bruk
13 Avgrensing av masteroppgaven
Masteroppgaven er avgrenset til aring gjelde for glassfiberplater produsert av kommersielt
tilgjengelige materialer basert paring produksjonsmetode brukt i
komposittindustrien
14 Masteroppgavens oppbygning
I oppgaven er det 9 hovedkapitler med underkapitler og avsnitt Det foslashrste kapitlet er
innledningen og tar for seg bakgrunnen for oppgaven problemomraringde
forskersposlashrsmaringl og avgrensing av masteroppgaven Kapittel to inneholder metoden
for hvordan oppgaven er loslashst samt diskusjon rundt validitet og reliabilitet Kapittel tre
inneholder det teoretiske grunnlaget I kapittel fire er det forklart om produksjonen av
platene som er brukt i oppgaven Kapittel fem er en forklaring av hvordan
proslashvelegemene er utformet i henhold til standard I kapittel 6 er testmaskinene
beskrevet og i kapittel 7 er prosedyre og resultater av bestemmelse av fiberinnhold
Kapittel 8 er resultat og analyse og innehar resultater som er viktige for oppgaven og
diskusjon og analyse rundt disse Kapittel 9 inneholder konklusjon og forslag til videre
arbeid
2
Kapittel 2
Metode
Metoden for hvordan masteroppgaven er loslashst er presentert i dette kapittelet Det er
utfoslashrt litteraturstudie for aring sette seg inn i teori og standarder som er brukt i oppgaven
og det er utfoslashrt laboratorieforsoslashk for aring faring grunnlag til aring loslashse oppgaven
21 Litteraturstudie
I litteraturstudiet er det soslashkt etter og undersoslashkt gjeldende standarder for kompositter
Soslashkemotorer som er benyttet er Google Google Scholar samt databaser som
ScienceDirect De standarder som ikke var tilgjengelig via internett ble fremskaffet av
biblioteket ved Universitetet i Agder Universitetsbiblioteket er ogsaring brukt for boslashker
om kompositt-teori og statistikk for aring analysere resultatene
Mye av teorien er fra en bok som ikke er utgitt men som brukes som kompendie ved
den Kungliga Tekniska Houmlgskolan (KTH) i Stockholm Sverige Denne boken ble
tilsendt etter foresposlashrsel til en av forfatterene Dan Zenkert [3] Statistikkteorien er fra
boken ldquoStatistikk for Universiteter og Hoslashgskolerrdquo skrevet av Gunnar G Loslashvarings [5]
22 Laboratorieforsoslashk
For aring svare paring oppgaven er det utfoslashrt tester i forskjellige laboratorier ved Universitetet
i Agder Proslashvelegemene er kuttet bearbeidet og limt paring bygglaboratoriet Den statiske
testingen er utfoslashrt ved en statisk strekkproslashvemaskin paring bygglaboratoriet mens den
dynamiske testingen er utfoslashrt med en dynamisk strekkproslashvemaskin paring
mekatronikklaboratoriet Testdata er presentert vha grafer fra Excel og lineaeligr
regresjon er utfoslashrt ved hjelp av RStudio som er et brukergrensesnitt for R et
programmeringsspraringk for statistikk og grafikk
3
23 Validitet og reliabilitet
Det er viktig aring vaeligre kristisk til egne maringlinger og undersoslashkelser i en oppgave For at
metodene skal gi troverdig kunnskap maring kravene til validitet og reliabilitet vaeligre
oppfylt Validitet vil si gyldighet og med dette menes hvor godt en klarer aring maringle eller
undersoslashke det som skal maringles eller undersoslashker Reliabilitet betyr paringlitelighet og har
med maringlesikkerhet aring gjoslashre dvs hvor sikre tallene fra maringlingen eller undersoslashkelsen er
[6]
Det er ogsaring viktig aring vaeligre oppmerksom paring mulige feilkilder i arbeidet I en oppgave som
dette som inneholder data basert paring labtester er det mange mulige feilkilder Proslashvene
er tatt ut og preparert for haringnd paring bygningslaboratoriet Det er viktig aring kutte proslashvene
vinkelrett paring fiberens lengderetning og aring faring sidene parallelle Kompositter er et ikke-
homogent materiale og fiberinnholdet kan variere i materialet hvilket kan bidra til stor
spredning
4
Kapittel 3
Teori
31 Regler og forskrifter
Det finnes flere regelverk med retningslinjer for design dimensjonering og verifisering
av komposittstrukturer Det er i denne oppgaven brukt DNV-OS-C501 samt flere ISO-
Standarder som tar for seg testing av komposittmaterialer Standardene som er brukt i
denne masteroppgaven er foslashlgende
bull DNV-OS-C501 Offshore Standard Composite Components [2]
bull NS-EN ISO 527-12012 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1
Generelle prinsipper (ISO 527-12012) [7]
bull NS-EN ISO 527-52009 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5
Proslashvingsbetingelser for ensrettede fiberforsterkede plastkompositter (ISO
527-52009) [8]
bull NS-EN ISO 11721998 Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater
stoslashpemasser og laminater - Bestemmelse av glassfiber- og
mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder (ISO 11721996) [9]
bull ISO 25592011 Textile glass - Mats (made from chopped or continuous strands) ndash
Designation and basis for specifications [10]
32 Utmatting i fiberkompositter
Utmattingslevetid er vanskelig aring forutse selv for konvensjonelle materialer vi har lang
erfaring med For fiberkompositter er det ikke mindre komplisert Mye av kunnskapen
vi innehar fra konvensjonelle materialer har oppstaringtt paring grunn av ulykker [11] Noen
av grunnene til at det er vanskelig aring forutse utmattingslevetid i kompositter er at det er
flere forskjellige skademekanismer Skademekanismene vil reagere forskjellig avhengig
av lasten Spenningsdistribusjonen i et lamina kan variere selv om toslashyningen er den
5
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Figurliste
31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3] 632 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3] 733 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3] 834 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig
spenningsspektrum [13] 935 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3] 1036 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med
fiber [3] 1137 Stress rupture kurve fra egne tester 1238 S-N kurve fra egne tester 13
41 Plateproduksjon 1542 Platen under vakuum og resininjesering 16
51 Skisse av proslashvelegemer [8] 1752 Proslashvelegemer 1853 Dogbone-proslashver 18
61 Si-Plan strekkproslashvemaskin 1962 Zwick testmaskin 20
71 Muffelovn og proslashver 2172 Lagoppbygging 2473 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop 26
81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver 2882 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert 2983 Stress rupture kurve maringlt 3184 Stress rupture kurve estimert 3285 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture 3486 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture 3587 Proslashver testet dynamisk 3688 S-N Kurve 3789 Lineaeligr regresjon S-N Kurve 39810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk 41811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4
utelatt 42812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimert
kurvens start 43
vi
Tabelliste
71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver 2372 Vektandel og densitet 2473 Vekt per areal 2574 Teoretiske tykkelser regnet ut 2575 Lagoppbygging 25
81 Strekkfasthet 2782 Stress rupture data maringlt toslashyning 3083 Stress rupture data estimert toslashyning 3284 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture 3385 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture 3586 Data dynamisk utmatting 3787 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting 3888 Statisk belastning foslashr dynamisk testing 4089 Dynamisk testing etter statisk belastning 40810 Data sammenligning regresjonskurver 44
A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11 50A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15 51A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14 51A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26 52A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8 53
B1 Proslashvegeometri stress rupture 54
C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting 55
D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting 56
vii
Kapittel 1
Innledning
11 Bakgrunn for oppgaven
Det Norske Veritas (DNV) har utgitt en standard (DNV-OS-C501) med retningslinjer
for design dimensjonering og verifisering av komposittstrukturer spesielt rettet mot
offshore Retningslinjene kan ogsaring anvendes generelt for konstruksjoner i kompositter
[1]
Hovedmaringlet med standarden er aring gi internasjonalt aksepterte retningslinjer for sikker
design ved aring definere minstekrav for design materialer fabrikkering og installasjon
av lastbaeligrende fiberkompositter Den virker ogsaring som teknisk referanse til kontrakter
mellom kunde og leverandoslashr [2]
Et av temaene standarden DNV-OS-C501 tar for seg er statisk og dynamisk utmatting
En paringstand i standarden er at statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting for
de fleste ensrettede (continous) glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring for aramid-
fiber under strekklast
12 Problemomraringde og forskersposlashrsmaringl
Ensrettede laminater vil under utmatting i strekk kunne bli utsatt for forskjellige typer
skademekanismer ut fra hvor mye last det utsettes for Skademekanismene er ldquofibre
breakage interfacial debonding oppsprekking av matrise og ldquointerfacial shear
failure [3][4] Ut i fra dette virker det naturlig at den statiske styrken vil vaeligre
svekket
Problemomraringdet masteroppgaven tar for seg er sammenhengen mellom statisk
utmatting og stigningstallet til regresjonskurven til dynamisk utmatting DNV sier at
1
statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting men sier ikke noe om det
motsatte altsaring hvilken sammenheng det er dersom materialet er utsatt for statisk
belastning for deretter bli utsatt for dynamisk utmatting Dette er sett paring gjennom
praktisk bruk av kommersielt tilgjengelige fiberkompositter basert paring vanlig
produksjonsmetode i komposittindustrien
Ut fra problemomraringdet blir forskersposlashrsmaringlene foslashlgende
bull Endres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for
ulike statiske utmattingslaster
bull Hvis regresjonskurven endres hva vil dette si for praktisk design i kommersielt
bruk
13 Avgrensing av masteroppgaven
Masteroppgaven er avgrenset til aring gjelde for glassfiberplater produsert av kommersielt
tilgjengelige materialer basert paring produksjonsmetode brukt i
komposittindustrien
14 Masteroppgavens oppbygning
I oppgaven er det 9 hovedkapitler med underkapitler og avsnitt Det foslashrste kapitlet er
innledningen og tar for seg bakgrunnen for oppgaven problemomraringde
forskersposlashrsmaringl og avgrensing av masteroppgaven Kapittel to inneholder metoden
for hvordan oppgaven er loslashst samt diskusjon rundt validitet og reliabilitet Kapittel tre
inneholder det teoretiske grunnlaget I kapittel fire er det forklart om produksjonen av
platene som er brukt i oppgaven Kapittel fem er en forklaring av hvordan
proslashvelegemene er utformet i henhold til standard I kapittel 6 er testmaskinene
beskrevet og i kapittel 7 er prosedyre og resultater av bestemmelse av fiberinnhold
Kapittel 8 er resultat og analyse og innehar resultater som er viktige for oppgaven og
diskusjon og analyse rundt disse Kapittel 9 inneholder konklusjon og forslag til videre
arbeid
2
Kapittel 2
Metode
Metoden for hvordan masteroppgaven er loslashst er presentert i dette kapittelet Det er
utfoslashrt litteraturstudie for aring sette seg inn i teori og standarder som er brukt i oppgaven
og det er utfoslashrt laboratorieforsoslashk for aring faring grunnlag til aring loslashse oppgaven
21 Litteraturstudie
I litteraturstudiet er det soslashkt etter og undersoslashkt gjeldende standarder for kompositter
Soslashkemotorer som er benyttet er Google Google Scholar samt databaser som
ScienceDirect De standarder som ikke var tilgjengelig via internett ble fremskaffet av
biblioteket ved Universitetet i Agder Universitetsbiblioteket er ogsaring brukt for boslashker
om kompositt-teori og statistikk for aring analysere resultatene
Mye av teorien er fra en bok som ikke er utgitt men som brukes som kompendie ved
den Kungliga Tekniska Houmlgskolan (KTH) i Stockholm Sverige Denne boken ble
tilsendt etter foresposlashrsel til en av forfatterene Dan Zenkert [3] Statistikkteorien er fra
boken ldquoStatistikk for Universiteter og Hoslashgskolerrdquo skrevet av Gunnar G Loslashvarings [5]
22 Laboratorieforsoslashk
For aring svare paring oppgaven er det utfoslashrt tester i forskjellige laboratorier ved Universitetet
i Agder Proslashvelegemene er kuttet bearbeidet og limt paring bygglaboratoriet Den statiske
testingen er utfoslashrt ved en statisk strekkproslashvemaskin paring bygglaboratoriet mens den
dynamiske testingen er utfoslashrt med en dynamisk strekkproslashvemaskin paring
mekatronikklaboratoriet Testdata er presentert vha grafer fra Excel og lineaeligr
regresjon er utfoslashrt ved hjelp av RStudio som er et brukergrensesnitt for R et
programmeringsspraringk for statistikk og grafikk
3
23 Validitet og reliabilitet
Det er viktig aring vaeligre kristisk til egne maringlinger og undersoslashkelser i en oppgave For at
metodene skal gi troverdig kunnskap maring kravene til validitet og reliabilitet vaeligre
oppfylt Validitet vil si gyldighet og med dette menes hvor godt en klarer aring maringle eller
undersoslashke det som skal maringles eller undersoslashker Reliabilitet betyr paringlitelighet og har
med maringlesikkerhet aring gjoslashre dvs hvor sikre tallene fra maringlingen eller undersoslashkelsen er
[6]
Det er ogsaring viktig aring vaeligre oppmerksom paring mulige feilkilder i arbeidet I en oppgave som
dette som inneholder data basert paring labtester er det mange mulige feilkilder Proslashvene
er tatt ut og preparert for haringnd paring bygningslaboratoriet Det er viktig aring kutte proslashvene
vinkelrett paring fiberens lengderetning og aring faring sidene parallelle Kompositter er et ikke-
homogent materiale og fiberinnholdet kan variere i materialet hvilket kan bidra til stor
spredning
4
Kapittel 3
Teori
31 Regler og forskrifter
Det finnes flere regelverk med retningslinjer for design dimensjonering og verifisering
av komposittstrukturer Det er i denne oppgaven brukt DNV-OS-C501 samt flere ISO-
Standarder som tar for seg testing av komposittmaterialer Standardene som er brukt i
denne masteroppgaven er foslashlgende
bull DNV-OS-C501 Offshore Standard Composite Components [2]
bull NS-EN ISO 527-12012 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1
Generelle prinsipper (ISO 527-12012) [7]
bull NS-EN ISO 527-52009 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5
Proslashvingsbetingelser for ensrettede fiberforsterkede plastkompositter (ISO
527-52009) [8]
bull NS-EN ISO 11721998 Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater
stoslashpemasser og laminater - Bestemmelse av glassfiber- og
mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder (ISO 11721996) [9]
bull ISO 25592011 Textile glass - Mats (made from chopped or continuous strands) ndash
Designation and basis for specifications [10]
32 Utmatting i fiberkompositter
Utmattingslevetid er vanskelig aring forutse selv for konvensjonelle materialer vi har lang
erfaring med For fiberkompositter er det ikke mindre komplisert Mye av kunnskapen
vi innehar fra konvensjonelle materialer har oppstaringtt paring grunn av ulykker [11] Noen
av grunnene til at det er vanskelig aring forutse utmattingslevetid i kompositter er at det er
flere forskjellige skademekanismer Skademekanismene vil reagere forskjellig avhengig
av lasten Spenningsdistribusjonen i et lamina kan variere selv om toslashyningen er den
5
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Tabelliste
71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver 2372 Vektandel og densitet 2473 Vekt per areal 2574 Teoretiske tykkelser regnet ut 2575 Lagoppbygging 25
81 Strekkfasthet 2782 Stress rupture data maringlt toslashyning 3083 Stress rupture data estimert toslashyning 3284 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture 3385 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture 3586 Data dynamisk utmatting 3787 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting 3888 Statisk belastning foslashr dynamisk testing 4089 Dynamisk testing etter statisk belastning 40810 Data sammenligning regresjonskurver 44
A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11 50A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15 51A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14 51A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26 52A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8 53
B1 Proslashvegeometri stress rupture 54
C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting 55
D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting 56
vii
Kapittel 1
Innledning
11 Bakgrunn for oppgaven
Det Norske Veritas (DNV) har utgitt en standard (DNV-OS-C501) med retningslinjer
for design dimensjonering og verifisering av komposittstrukturer spesielt rettet mot
offshore Retningslinjene kan ogsaring anvendes generelt for konstruksjoner i kompositter
[1]
Hovedmaringlet med standarden er aring gi internasjonalt aksepterte retningslinjer for sikker
design ved aring definere minstekrav for design materialer fabrikkering og installasjon
av lastbaeligrende fiberkompositter Den virker ogsaring som teknisk referanse til kontrakter
mellom kunde og leverandoslashr [2]
Et av temaene standarden DNV-OS-C501 tar for seg er statisk og dynamisk utmatting
En paringstand i standarden er at statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting for
de fleste ensrettede (continous) glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring for aramid-
fiber under strekklast
12 Problemomraringde og forskersposlashrsmaringl
Ensrettede laminater vil under utmatting i strekk kunne bli utsatt for forskjellige typer
skademekanismer ut fra hvor mye last det utsettes for Skademekanismene er ldquofibre
breakage interfacial debonding oppsprekking av matrise og ldquointerfacial shear
failure [3][4] Ut i fra dette virker det naturlig at den statiske styrken vil vaeligre
svekket
Problemomraringdet masteroppgaven tar for seg er sammenhengen mellom statisk
utmatting og stigningstallet til regresjonskurven til dynamisk utmatting DNV sier at
1
statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting men sier ikke noe om det
motsatte altsaring hvilken sammenheng det er dersom materialet er utsatt for statisk
belastning for deretter bli utsatt for dynamisk utmatting Dette er sett paring gjennom
praktisk bruk av kommersielt tilgjengelige fiberkompositter basert paring vanlig
produksjonsmetode i komposittindustrien
Ut fra problemomraringdet blir forskersposlashrsmaringlene foslashlgende
bull Endres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for
ulike statiske utmattingslaster
bull Hvis regresjonskurven endres hva vil dette si for praktisk design i kommersielt
bruk
13 Avgrensing av masteroppgaven
Masteroppgaven er avgrenset til aring gjelde for glassfiberplater produsert av kommersielt
tilgjengelige materialer basert paring produksjonsmetode brukt i
komposittindustrien
14 Masteroppgavens oppbygning
I oppgaven er det 9 hovedkapitler med underkapitler og avsnitt Det foslashrste kapitlet er
innledningen og tar for seg bakgrunnen for oppgaven problemomraringde
forskersposlashrsmaringl og avgrensing av masteroppgaven Kapittel to inneholder metoden
for hvordan oppgaven er loslashst samt diskusjon rundt validitet og reliabilitet Kapittel tre
inneholder det teoretiske grunnlaget I kapittel fire er det forklart om produksjonen av
platene som er brukt i oppgaven Kapittel fem er en forklaring av hvordan
proslashvelegemene er utformet i henhold til standard I kapittel 6 er testmaskinene
beskrevet og i kapittel 7 er prosedyre og resultater av bestemmelse av fiberinnhold
Kapittel 8 er resultat og analyse og innehar resultater som er viktige for oppgaven og
diskusjon og analyse rundt disse Kapittel 9 inneholder konklusjon og forslag til videre
arbeid
2
Kapittel 2
Metode
Metoden for hvordan masteroppgaven er loslashst er presentert i dette kapittelet Det er
utfoslashrt litteraturstudie for aring sette seg inn i teori og standarder som er brukt i oppgaven
og det er utfoslashrt laboratorieforsoslashk for aring faring grunnlag til aring loslashse oppgaven
21 Litteraturstudie
I litteraturstudiet er det soslashkt etter og undersoslashkt gjeldende standarder for kompositter
Soslashkemotorer som er benyttet er Google Google Scholar samt databaser som
ScienceDirect De standarder som ikke var tilgjengelig via internett ble fremskaffet av
biblioteket ved Universitetet i Agder Universitetsbiblioteket er ogsaring brukt for boslashker
om kompositt-teori og statistikk for aring analysere resultatene
Mye av teorien er fra en bok som ikke er utgitt men som brukes som kompendie ved
den Kungliga Tekniska Houmlgskolan (KTH) i Stockholm Sverige Denne boken ble
tilsendt etter foresposlashrsel til en av forfatterene Dan Zenkert [3] Statistikkteorien er fra
boken ldquoStatistikk for Universiteter og Hoslashgskolerrdquo skrevet av Gunnar G Loslashvarings [5]
22 Laboratorieforsoslashk
For aring svare paring oppgaven er det utfoslashrt tester i forskjellige laboratorier ved Universitetet
i Agder Proslashvelegemene er kuttet bearbeidet og limt paring bygglaboratoriet Den statiske
testingen er utfoslashrt ved en statisk strekkproslashvemaskin paring bygglaboratoriet mens den
dynamiske testingen er utfoslashrt med en dynamisk strekkproslashvemaskin paring
mekatronikklaboratoriet Testdata er presentert vha grafer fra Excel og lineaeligr
regresjon er utfoslashrt ved hjelp av RStudio som er et brukergrensesnitt for R et
programmeringsspraringk for statistikk og grafikk
3
23 Validitet og reliabilitet
Det er viktig aring vaeligre kristisk til egne maringlinger og undersoslashkelser i en oppgave For at
metodene skal gi troverdig kunnskap maring kravene til validitet og reliabilitet vaeligre
oppfylt Validitet vil si gyldighet og med dette menes hvor godt en klarer aring maringle eller
undersoslashke det som skal maringles eller undersoslashker Reliabilitet betyr paringlitelighet og har
med maringlesikkerhet aring gjoslashre dvs hvor sikre tallene fra maringlingen eller undersoslashkelsen er
[6]
Det er ogsaring viktig aring vaeligre oppmerksom paring mulige feilkilder i arbeidet I en oppgave som
dette som inneholder data basert paring labtester er det mange mulige feilkilder Proslashvene
er tatt ut og preparert for haringnd paring bygningslaboratoriet Det er viktig aring kutte proslashvene
vinkelrett paring fiberens lengderetning og aring faring sidene parallelle Kompositter er et ikke-
homogent materiale og fiberinnholdet kan variere i materialet hvilket kan bidra til stor
spredning
4
Kapittel 3
Teori
31 Regler og forskrifter
Det finnes flere regelverk med retningslinjer for design dimensjonering og verifisering
av komposittstrukturer Det er i denne oppgaven brukt DNV-OS-C501 samt flere ISO-
Standarder som tar for seg testing av komposittmaterialer Standardene som er brukt i
denne masteroppgaven er foslashlgende
bull DNV-OS-C501 Offshore Standard Composite Components [2]
bull NS-EN ISO 527-12012 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1
Generelle prinsipper (ISO 527-12012) [7]
bull NS-EN ISO 527-52009 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5
Proslashvingsbetingelser for ensrettede fiberforsterkede plastkompositter (ISO
527-52009) [8]
bull NS-EN ISO 11721998 Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater
stoslashpemasser og laminater - Bestemmelse av glassfiber- og
mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder (ISO 11721996) [9]
bull ISO 25592011 Textile glass - Mats (made from chopped or continuous strands) ndash
Designation and basis for specifications [10]
32 Utmatting i fiberkompositter
Utmattingslevetid er vanskelig aring forutse selv for konvensjonelle materialer vi har lang
erfaring med For fiberkompositter er det ikke mindre komplisert Mye av kunnskapen
vi innehar fra konvensjonelle materialer har oppstaringtt paring grunn av ulykker [11] Noen
av grunnene til at det er vanskelig aring forutse utmattingslevetid i kompositter er at det er
flere forskjellige skademekanismer Skademekanismene vil reagere forskjellig avhengig
av lasten Spenningsdistribusjonen i et lamina kan variere selv om toslashyningen er den
5
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Kapittel 1
Innledning
11 Bakgrunn for oppgaven
Det Norske Veritas (DNV) har utgitt en standard (DNV-OS-C501) med retningslinjer
for design dimensjonering og verifisering av komposittstrukturer spesielt rettet mot
offshore Retningslinjene kan ogsaring anvendes generelt for konstruksjoner i kompositter
[1]
Hovedmaringlet med standarden er aring gi internasjonalt aksepterte retningslinjer for sikker
design ved aring definere minstekrav for design materialer fabrikkering og installasjon
av lastbaeligrende fiberkompositter Den virker ogsaring som teknisk referanse til kontrakter
mellom kunde og leverandoslashr [2]
Et av temaene standarden DNV-OS-C501 tar for seg er statisk og dynamisk utmatting
En paringstand i standarden er at statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting for
de fleste ensrettede (continous) glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring for aramid-
fiber under strekklast
12 Problemomraringde og forskersposlashrsmaringl
Ensrettede laminater vil under utmatting i strekk kunne bli utsatt for forskjellige typer
skademekanismer ut fra hvor mye last det utsettes for Skademekanismene er ldquofibre
breakage interfacial debonding oppsprekking av matrise og ldquointerfacial shear
failure [3][4] Ut i fra dette virker det naturlig at den statiske styrken vil vaeligre
svekket
Problemomraringdet masteroppgaven tar for seg er sammenhengen mellom statisk
utmatting og stigningstallet til regresjonskurven til dynamisk utmatting DNV sier at
1
statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting men sier ikke noe om det
motsatte altsaring hvilken sammenheng det er dersom materialet er utsatt for statisk
belastning for deretter bli utsatt for dynamisk utmatting Dette er sett paring gjennom
praktisk bruk av kommersielt tilgjengelige fiberkompositter basert paring vanlig
produksjonsmetode i komposittindustrien
Ut fra problemomraringdet blir forskersposlashrsmaringlene foslashlgende
bull Endres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for
ulike statiske utmattingslaster
bull Hvis regresjonskurven endres hva vil dette si for praktisk design i kommersielt
bruk
13 Avgrensing av masteroppgaven
Masteroppgaven er avgrenset til aring gjelde for glassfiberplater produsert av kommersielt
tilgjengelige materialer basert paring produksjonsmetode brukt i
komposittindustrien
14 Masteroppgavens oppbygning
I oppgaven er det 9 hovedkapitler med underkapitler og avsnitt Det foslashrste kapitlet er
innledningen og tar for seg bakgrunnen for oppgaven problemomraringde
forskersposlashrsmaringl og avgrensing av masteroppgaven Kapittel to inneholder metoden
for hvordan oppgaven er loslashst samt diskusjon rundt validitet og reliabilitet Kapittel tre
inneholder det teoretiske grunnlaget I kapittel fire er det forklart om produksjonen av
platene som er brukt i oppgaven Kapittel fem er en forklaring av hvordan
proslashvelegemene er utformet i henhold til standard I kapittel 6 er testmaskinene
beskrevet og i kapittel 7 er prosedyre og resultater av bestemmelse av fiberinnhold
Kapittel 8 er resultat og analyse og innehar resultater som er viktige for oppgaven og
diskusjon og analyse rundt disse Kapittel 9 inneholder konklusjon og forslag til videre
arbeid
2
Kapittel 2
Metode
Metoden for hvordan masteroppgaven er loslashst er presentert i dette kapittelet Det er
utfoslashrt litteraturstudie for aring sette seg inn i teori og standarder som er brukt i oppgaven
og det er utfoslashrt laboratorieforsoslashk for aring faring grunnlag til aring loslashse oppgaven
21 Litteraturstudie
I litteraturstudiet er det soslashkt etter og undersoslashkt gjeldende standarder for kompositter
Soslashkemotorer som er benyttet er Google Google Scholar samt databaser som
ScienceDirect De standarder som ikke var tilgjengelig via internett ble fremskaffet av
biblioteket ved Universitetet i Agder Universitetsbiblioteket er ogsaring brukt for boslashker
om kompositt-teori og statistikk for aring analysere resultatene
Mye av teorien er fra en bok som ikke er utgitt men som brukes som kompendie ved
den Kungliga Tekniska Houmlgskolan (KTH) i Stockholm Sverige Denne boken ble
tilsendt etter foresposlashrsel til en av forfatterene Dan Zenkert [3] Statistikkteorien er fra
boken ldquoStatistikk for Universiteter og Hoslashgskolerrdquo skrevet av Gunnar G Loslashvarings [5]
22 Laboratorieforsoslashk
For aring svare paring oppgaven er det utfoslashrt tester i forskjellige laboratorier ved Universitetet
i Agder Proslashvelegemene er kuttet bearbeidet og limt paring bygglaboratoriet Den statiske
testingen er utfoslashrt ved en statisk strekkproslashvemaskin paring bygglaboratoriet mens den
dynamiske testingen er utfoslashrt med en dynamisk strekkproslashvemaskin paring
mekatronikklaboratoriet Testdata er presentert vha grafer fra Excel og lineaeligr
regresjon er utfoslashrt ved hjelp av RStudio som er et brukergrensesnitt for R et
programmeringsspraringk for statistikk og grafikk
3
23 Validitet og reliabilitet
Det er viktig aring vaeligre kristisk til egne maringlinger og undersoslashkelser i en oppgave For at
metodene skal gi troverdig kunnskap maring kravene til validitet og reliabilitet vaeligre
oppfylt Validitet vil si gyldighet og med dette menes hvor godt en klarer aring maringle eller
undersoslashke det som skal maringles eller undersoslashker Reliabilitet betyr paringlitelighet og har
med maringlesikkerhet aring gjoslashre dvs hvor sikre tallene fra maringlingen eller undersoslashkelsen er
[6]
Det er ogsaring viktig aring vaeligre oppmerksom paring mulige feilkilder i arbeidet I en oppgave som
dette som inneholder data basert paring labtester er det mange mulige feilkilder Proslashvene
er tatt ut og preparert for haringnd paring bygningslaboratoriet Det er viktig aring kutte proslashvene
vinkelrett paring fiberens lengderetning og aring faring sidene parallelle Kompositter er et ikke-
homogent materiale og fiberinnholdet kan variere i materialet hvilket kan bidra til stor
spredning
4
Kapittel 3
Teori
31 Regler og forskrifter
Det finnes flere regelverk med retningslinjer for design dimensjonering og verifisering
av komposittstrukturer Det er i denne oppgaven brukt DNV-OS-C501 samt flere ISO-
Standarder som tar for seg testing av komposittmaterialer Standardene som er brukt i
denne masteroppgaven er foslashlgende
bull DNV-OS-C501 Offshore Standard Composite Components [2]
bull NS-EN ISO 527-12012 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1
Generelle prinsipper (ISO 527-12012) [7]
bull NS-EN ISO 527-52009 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5
Proslashvingsbetingelser for ensrettede fiberforsterkede plastkompositter (ISO
527-52009) [8]
bull NS-EN ISO 11721998 Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater
stoslashpemasser og laminater - Bestemmelse av glassfiber- og
mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder (ISO 11721996) [9]
bull ISO 25592011 Textile glass - Mats (made from chopped or continuous strands) ndash
Designation and basis for specifications [10]
32 Utmatting i fiberkompositter
Utmattingslevetid er vanskelig aring forutse selv for konvensjonelle materialer vi har lang
erfaring med For fiberkompositter er det ikke mindre komplisert Mye av kunnskapen
vi innehar fra konvensjonelle materialer har oppstaringtt paring grunn av ulykker [11] Noen
av grunnene til at det er vanskelig aring forutse utmattingslevetid i kompositter er at det er
flere forskjellige skademekanismer Skademekanismene vil reagere forskjellig avhengig
av lasten Spenningsdistribusjonen i et lamina kan variere selv om toslashyningen er den
5
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
statisk styrke er uforandret under dynamisk utmatting men sier ikke noe om det
motsatte altsaring hvilken sammenheng det er dersom materialet er utsatt for statisk
belastning for deretter bli utsatt for dynamisk utmatting Dette er sett paring gjennom
praktisk bruk av kommersielt tilgjengelige fiberkompositter basert paring vanlig
produksjonsmetode i komposittindustrien
Ut fra problemomraringdet blir forskersposlashrsmaringlene foslashlgende
bull Endres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for
ulike statiske utmattingslaster
bull Hvis regresjonskurven endres hva vil dette si for praktisk design i kommersielt
bruk
13 Avgrensing av masteroppgaven
Masteroppgaven er avgrenset til aring gjelde for glassfiberplater produsert av kommersielt
tilgjengelige materialer basert paring produksjonsmetode brukt i
komposittindustrien
14 Masteroppgavens oppbygning
I oppgaven er det 9 hovedkapitler med underkapitler og avsnitt Det foslashrste kapitlet er
innledningen og tar for seg bakgrunnen for oppgaven problemomraringde
forskersposlashrsmaringl og avgrensing av masteroppgaven Kapittel to inneholder metoden
for hvordan oppgaven er loslashst samt diskusjon rundt validitet og reliabilitet Kapittel tre
inneholder det teoretiske grunnlaget I kapittel fire er det forklart om produksjonen av
platene som er brukt i oppgaven Kapittel fem er en forklaring av hvordan
proslashvelegemene er utformet i henhold til standard I kapittel 6 er testmaskinene
beskrevet og i kapittel 7 er prosedyre og resultater av bestemmelse av fiberinnhold
Kapittel 8 er resultat og analyse og innehar resultater som er viktige for oppgaven og
diskusjon og analyse rundt disse Kapittel 9 inneholder konklusjon og forslag til videre
arbeid
2
Kapittel 2
Metode
Metoden for hvordan masteroppgaven er loslashst er presentert i dette kapittelet Det er
utfoslashrt litteraturstudie for aring sette seg inn i teori og standarder som er brukt i oppgaven
og det er utfoslashrt laboratorieforsoslashk for aring faring grunnlag til aring loslashse oppgaven
21 Litteraturstudie
I litteraturstudiet er det soslashkt etter og undersoslashkt gjeldende standarder for kompositter
Soslashkemotorer som er benyttet er Google Google Scholar samt databaser som
ScienceDirect De standarder som ikke var tilgjengelig via internett ble fremskaffet av
biblioteket ved Universitetet i Agder Universitetsbiblioteket er ogsaring brukt for boslashker
om kompositt-teori og statistikk for aring analysere resultatene
Mye av teorien er fra en bok som ikke er utgitt men som brukes som kompendie ved
den Kungliga Tekniska Houmlgskolan (KTH) i Stockholm Sverige Denne boken ble
tilsendt etter foresposlashrsel til en av forfatterene Dan Zenkert [3] Statistikkteorien er fra
boken ldquoStatistikk for Universiteter og Hoslashgskolerrdquo skrevet av Gunnar G Loslashvarings [5]
22 Laboratorieforsoslashk
For aring svare paring oppgaven er det utfoslashrt tester i forskjellige laboratorier ved Universitetet
i Agder Proslashvelegemene er kuttet bearbeidet og limt paring bygglaboratoriet Den statiske
testingen er utfoslashrt ved en statisk strekkproslashvemaskin paring bygglaboratoriet mens den
dynamiske testingen er utfoslashrt med en dynamisk strekkproslashvemaskin paring
mekatronikklaboratoriet Testdata er presentert vha grafer fra Excel og lineaeligr
regresjon er utfoslashrt ved hjelp av RStudio som er et brukergrensesnitt for R et
programmeringsspraringk for statistikk og grafikk
3
23 Validitet og reliabilitet
Det er viktig aring vaeligre kristisk til egne maringlinger og undersoslashkelser i en oppgave For at
metodene skal gi troverdig kunnskap maring kravene til validitet og reliabilitet vaeligre
oppfylt Validitet vil si gyldighet og med dette menes hvor godt en klarer aring maringle eller
undersoslashke det som skal maringles eller undersoslashker Reliabilitet betyr paringlitelighet og har
med maringlesikkerhet aring gjoslashre dvs hvor sikre tallene fra maringlingen eller undersoslashkelsen er
[6]
Det er ogsaring viktig aring vaeligre oppmerksom paring mulige feilkilder i arbeidet I en oppgave som
dette som inneholder data basert paring labtester er det mange mulige feilkilder Proslashvene
er tatt ut og preparert for haringnd paring bygningslaboratoriet Det er viktig aring kutte proslashvene
vinkelrett paring fiberens lengderetning og aring faring sidene parallelle Kompositter er et ikke-
homogent materiale og fiberinnholdet kan variere i materialet hvilket kan bidra til stor
spredning
4
Kapittel 3
Teori
31 Regler og forskrifter
Det finnes flere regelverk med retningslinjer for design dimensjonering og verifisering
av komposittstrukturer Det er i denne oppgaven brukt DNV-OS-C501 samt flere ISO-
Standarder som tar for seg testing av komposittmaterialer Standardene som er brukt i
denne masteroppgaven er foslashlgende
bull DNV-OS-C501 Offshore Standard Composite Components [2]
bull NS-EN ISO 527-12012 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1
Generelle prinsipper (ISO 527-12012) [7]
bull NS-EN ISO 527-52009 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5
Proslashvingsbetingelser for ensrettede fiberforsterkede plastkompositter (ISO
527-52009) [8]
bull NS-EN ISO 11721998 Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater
stoslashpemasser og laminater - Bestemmelse av glassfiber- og
mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder (ISO 11721996) [9]
bull ISO 25592011 Textile glass - Mats (made from chopped or continuous strands) ndash
Designation and basis for specifications [10]
32 Utmatting i fiberkompositter
Utmattingslevetid er vanskelig aring forutse selv for konvensjonelle materialer vi har lang
erfaring med For fiberkompositter er det ikke mindre komplisert Mye av kunnskapen
vi innehar fra konvensjonelle materialer har oppstaringtt paring grunn av ulykker [11] Noen
av grunnene til at det er vanskelig aring forutse utmattingslevetid i kompositter er at det er
flere forskjellige skademekanismer Skademekanismene vil reagere forskjellig avhengig
av lasten Spenningsdistribusjonen i et lamina kan variere selv om toslashyningen er den
5
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Kapittel 2
Metode
Metoden for hvordan masteroppgaven er loslashst er presentert i dette kapittelet Det er
utfoslashrt litteraturstudie for aring sette seg inn i teori og standarder som er brukt i oppgaven
og det er utfoslashrt laboratorieforsoslashk for aring faring grunnlag til aring loslashse oppgaven
21 Litteraturstudie
I litteraturstudiet er det soslashkt etter og undersoslashkt gjeldende standarder for kompositter
Soslashkemotorer som er benyttet er Google Google Scholar samt databaser som
ScienceDirect De standarder som ikke var tilgjengelig via internett ble fremskaffet av
biblioteket ved Universitetet i Agder Universitetsbiblioteket er ogsaring brukt for boslashker
om kompositt-teori og statistikk for aring analysere resultatene
Mye av teorien er fra en bok som ikke er utgitt men som brukes som kompendie ved
den Kungliga Tekniska Houmlgskolan (KTH) i Stockholm Sverige Denne boken ble
tilsendt etter foresposlashrsel til en av forfatterene Dan Zenkert [3] Statistikkteorien er fra
boken ldquoStatistikk for Universiteter og Hoslashgskolerrdquo skrevet av Gunnar G Loslashvarings [5]
22 Laboratorieforsoslashk
For aring svare paring oppgaven er det utfoslashrt tester i forskjellige laboratorier ved Universitetet
i Agder Proslashvelegemene er kuttet bearbeidet og limt paring bygglaboratoriet Den statiske
testingen er utfoslashrt ved en statisk strekkproslashvemaskin paring bygglaboratoriet mens den
dynamiske testingen er utfoslashrt med en dynamisk strekkproslashvemaskin paring
mekatronikklaboratoriet Testdata er presentert vha grafer fra Excel og lineaeligr
regresjon er utfoslashrt ved hjelp av RStudio som er et brukergrensesnitt for R et
programmeringsspraringk for statistikk og grafikk
3
23 Validitet og reliabilitet
Det er viktig aring vaeligre kristisk til egne maringlinger og undersoslashkelser i en oppgave For at
metodene skal gi troverdig kunnskap maring kravene til validitet og reliabilitet vaeligre
oppfylt Validitet vil si gyldighet og med dette menes hvor godt en klarer aring maringle eller
undersoslashke det som skal maringles eller undersoslashker Reliabilitet betyr paringlitelighet og har
med maringlesikkerhet aring gjoslashre dvs hvor sikre tallene fra maringlingen eller undersoslashkelsen er
[6]
Det er ogsaring viktig aring vaeligre oppmerksom paring mulige feilkilder i arbeidet I en oppgave som
dette som inneholder data basert paring labtester er det mange mulige feilkilder Proslashvene
er tatt ut og preparert for haringnd paring bygningslaboratoriet Det er viktig aring kutte proslashvene
vinkelrett paring fiberens lengderetning og aring faring sidene parallelle Kompositter er et ikke-
homogent materiale og fiberinnholdet kan variere i materialet hvilket kan bidra til stor
spredning
4
Kapittel 3
Teori
31 Regler og forskrifter
Det finnes flere regelverk med retningslinjer for design dimensjonering og verifisering
av komposittstrukturer Det er i denne oppgaven brukt DNV-OS-C501 samt flere ISO-
Standarder som tar for seg testing av komposittmaterialer Standardene som er brukt i
denne masteroppgaven er foslashlgende
bull DNV-OS-C501 Offshore Standard Composite Components [2]
bull NS-EN ISO 527-12012 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1
Generelle prinsipper (ISO 527-12012) [7]
bull NS-EN ISO 527-52009 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5
Proslashvingsbetingelser for ensrettede fiberforsterkede plastkompositter (ISO
527-52009) [8]
bull NS-EN ISO 11721998 Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater
stoslashpemasser og laminater - Bestemmelse av glassfiber- og
mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder (ISO 11721996) [9]
bull ISO 25592011 Textile glass - Mats (made from chopped or continuous strands) ndash
Designation and basis for specifications [10]
32 Utmatting i fiberkompositter
Utmattingslevetid er vanskelig aring forutse selv for konvensjonelle materialer vi har lang
erfaring med For fiberkompositter er det ikke mindre komplisert Mye av kunnskapen
vi innehar fra konvensjonelle materialer har oppstaringtt paring grunn av ulykker [11] Noen
av grunnene til at det er vanskelig aring forutse utmattingslevetid i kompositter er at det er
flere forskjellige skademekanismer Skademekanismene vil reagere forskjellig avhengig
av lasten Spenningsdistribusjonen i et lamina kan variere selv om toslashyningen er den
5
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
23 Validitet og reliabilitet
Det er viktig aring vaeligre kristisk til egne maringlinger og undersoslashkelser i en oppgave For at
metodene skal gi troverdig kunnskap maring kravene til validitet og reliabilitet vaeligre
oppfylt Validitet vil si gyldighet og med dette menes hvor godt en klarer aring maringle eller
undersoslashke det som skal maringles eller undersoslashker Reliabilitet betyr paringlitelighet og har
med maringlesikkerhet aring gjoslashre dvs hvor sikre tallene fra maringlingen eller undersoslashkelsen er
[6]
Det er ogsaring viktig aring vaeligre oppmerksom paring mulige feilkilder i arbeidet I en oppgave som
dette som inneholder data basert paring labtester er det mange mulige feilkilder Proslashvene
er tatt ut og preparert for haringnd paring bygningslaboratoriet Det er viktig aring kutte proslashvene
vinkelrett paring fiberens lengderetning og aring faring sidene parallelle Kompositter er et ikke-
homogent materiale og fiberinnholdet kan variere i materialet hvilket kan bidra til stor
spredning
4
Kapittel 3
Teori
31 Regler og forskrifter
Det finnes flere regelverk med retningslinjer for design dimensjonering og verifisering
av komposittstrukturer Det er i denne oppgaven brukt DNV-OS-C501 samt flere ISO-
Standarder som tar for seg testing av komposittmaterialer Standardene som er brukt i
denne masteroppgaven er foslashlgende
bull DNV-OS-C501 Offshore Standard Composite Components [2]
bull NS-EN ISO 527-12012 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1
Generelle prinsipper (ISO 527-12012) [7]
bull NS-EN ISO 527-52009 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5
Proslashvingsbetingelser for ensrettede fiberforsterkede plastkompositter (ISO
527-52009) [8]
bull NS-EN ISO 11721998 Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater
stoslashpemasser og laminater - Bestemmelse av glassfiber- og
mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder (ISO 11721996) [9]
bull ISO 25592011 Textile glass - Mats (made from chopped or continuous strands) ndash
Designation and basis for specifications [10]
32 Utmatting i fiberkompositter
Utmattingslevetid er vanskelig aring forutse selv for konvensjonelle materialer vi har lang
erfaring med For fiberkompositter er det ikke mindre komplisert Mye av kunnskapen
vi innehar fra konvensjonelle materialer har oppstaringtt paring grunn av ulykker [11] Noen
av grunnene til at det er vanskelig aring forutse utmattingslevetid i kompositter er at det er
flere forskjellige skademekanismer Skademekanismene vil reagere forskjellig avhengig
av lasten Spenningsdistribusjonen i et lamina kan variere selv om toslashyningen er den
5
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Kapittel 3
Teori
31 Regler og forskrifter
Det finnes flere regelverk med retningslinjer for design dimensjonering og verifisering
av komposittstrukturer Det er i denne oppgaven brukt DNV-OS-C501 samt flere ISO-
Standarder som tar for seg testing av komposittmaterialer Standardene som er brukt i
denne masteroppgaven er foslashlgende
bull DNV-OS-C501 Offshore Standard Composite Components [2]
bull NS-EN ISO 527-12012 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1
Generelle prinsipper (ISO 527-12012) [7]
bull NS-EN ISO 527-52009 Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5
Proslashvingsbetingelser for ensrettede fiberforsterkede plastkompositter (ISO
527-52009) [8]
bull NS-EN ISO 11721998 Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater
stoslashpemasser og laminater - Bestemmelse av glassfiber- og
mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder (ISO 11721996) [9]
bull ISO 25592011 Textile glass - Mats (made from chopped or continuous strands) ndash
Designation and basis for specifications [10]
32 Utmatting i fiberkompositter
Utmattingslevetid er vanskelig aring forutse selv for konvensjonelle materialer vi har lang
erfaring med For fiberkompositter er det ikke mindre komplisert Mye av kunnskapen
vi innehar fra konvensjonelle materialer har oppstaringtt paring grunn av ulykker [11] Noen
av grunnene til at det er vanskelig aring forutse utmattingslevetid i kompositter er at det er
flere forskjellige skademekanismer Skademekanismene vil reagere forskjellig avhengig
av lasten Spenningsdistribusjonen i et lamina kan variere selv om toslashyningen er den
5
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
samme og dette skyldes anisotropi [3]
321 S-N kurven
Woumlhler introduserte i 1860-aringrene en tilnaeligrming til aring estimere utmattingslevetid Det
ble utarbeidet et konsept som ved lave spenningsamplituder gir uendelig
utmattingslevetid Woumlhlers empiriske metode er velkjent og mye brukt selv om den
ikke tar hoslashyde for plastisk deformasjon Basisen for Woumlhlerkurven eller S-N kurven
er testing av konstant amplitude mellom en maks- og en minimum-spenning (eller
toslashyning) Smax og Smin helt til materialet garingr i brudd I formlene nedenfor 31 og 32
fremgaringr det hvordan amplitude og middelverdi (mean) er definert Testingen av
konstant amplitude med maksimum og minimum spenning vises i Figur 31
[3]
Samp = Smax minusSmin
2(31)
Smean = Smax +Smin
2(32)
Figur 31 Last paringfoslashrt dynamisk med konstant amplitude [3]
I S-N kurven er S spenning og N antall lastsvingninger og kurven blir ofte plottet
logaritmisk som vist paring Figur 32 I kurven er hele levetiden til materialet plottet og
levetiden til et materiale er avhengig av antall lastsykler som skal til for aring fremstille
sprekk pluss antallet sykler som skal til for at denne sprekken skal utvikles nok til at
materialet garingr i brudd Spenningen S vist i formlene 31 og 32 kan byttes ut med
enten toslashyning eller spenningskonsentrasjonsfaktor [3]
6
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Figur 32 S-N kurven fremstilt logaritmisk [3]
S-N kurven deles ofte i tre deler der den foslashrste delen til venstre i kurven har hoslashye
spenninger og faring sykler til brudd Maksimumspenningen er ofte naeligr eller over plastisk
flytespenning for materialet Den andre delen er midtpartiet paring kurven i Figur 32 I
dette omraringdet ligger plottet log(spenning) - log(toslashyning) ofte paring en lineaeligr linje slik
figuren viser Dette omraringdet er ofte gyldig til 106 eller 107 sykler Det siste omraringdet er
etter at materialet har naringdd utmattingsgrensen og materialet vil kunne motstaring et
uendelig antall svingninger uten aring faring sprekk eller at tidligere sprekker utvikles
[3]
Utmattingslevetiden for et materiale avhenger av hvordan lasten paringfoslashres Vi har et
forhold R som sier noe om forholdet mellom maksimumslast og minimumslast se
ligning 33 Der R lt 0 er det en lastsyklus som er baringde i kompresjon og i strekk I
Intervallet 0 lt R lt 1 er det kun strekk mens ved R gt 1 er det kun kompresjonslast
Utmattingslevetiden til et materiale vil synke med en oslashkning av middel spenningsnivaring
og maksimum spenningsnivaring som er en oslashkning av R-verdien En oslashkning av R-verdien
er vist paring Figur 33
R = Smin
Smax(33)
Tiden det tar foslashr feiling er delt i to faser Den foslashrste fasen er sprekkinitieringen og bestaringr
av antall sykler for aring skape sprekken Neste fase er sprekkvekst altsaring der hvor sprekken
vokser fra sprekkinitieringen
7
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Figur 33 S-N diagram for forskjellige R-verdier [3]
33 Miner - Palmgrens delskadehypotese
Utmattingslevetiden kan bli beregnet ved bruk av S-N kurven med antagelse om at
skaden i materialet er en lineaeligr kumulativ skade [12] Praktisk dimensjonering av
utmatting i dag er dominert av Miner-Palmgrens delskadehypotese ofte kalt Miners
sum Hypotesen antar at en syklus med spenningsvidde ∆σi gir et bidrag 1Ni til den
totale skaden der Ni er antall sykler til brudd ved en harmonisk spenningsvidde ∆σi
Skadebidraget fra ni sykler blir med dette ni Ni Summen av I spenningsblokker gir
skaden D i ligning 34 [13]
D = ni
N1+ n2
N2+middotmiddot middot+ nI
NI=
Isumi=1
ni
Ni(34)
Hvis spenningsspekteret gis ved en kontinuerlig funksjon kan skaden finnes ved
integrasjon
D =int n0
0
dn(∆σ)
N (∆σ)(35)
der n0 er totalt antall sykler D betegnes som skadeindeksen
I Figur 34 er beregningsprosedyren presentert grafisk for henholdsvis diskret og
kontinuerlig spenningsspektrum Brudd oppstaringr naringr D ge η der η er en
utnyttelsesfaktor Forsoslashk har vist at med stokastiske spenningsspektra er det stor
spredning med 03 lt ηlt 30
Utmattingsskaden D beregnet med Miner-Palmgrens delskadehypotese senere kalt
Miners sum er [12] [13]
D =Isum
i=1
ni
Ni= 1
a
Isumi=1
ni middot (∆σi )m le η (36)
8
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
derD er akkumulert utmattingsskade
a er S-N kurvens skjaeligring med N-aksen
m er negativ invers helning av S-N kurven
k er antall spenningsblokker
ni er antall spenningssykler i spenningsblokk i
Ni er antall sykler til brudd med konstant spenningsvidde ∆σi
η er utnyttelsesfaktoren
Figur 34 Miner-Palmgrens hypotese for diskret og kontinuerlig spenningsspektrum[13]
331 Utmatting i et lamina med last parallelt med fibrene
I fiberkompositter blir S-N kurven ofte plottet annerledes enn for andre materialer
Det synes aring vaeligre logisk aring bruke toslashyninger istedenfor spenning mot antall svingninger
aringrsakene til dette er flere Fiberinnholdet i et lamina av samme materiale kan variere
Proslashver med hoslashyt fiberinnhold vil ha en hoslashyere styrke mens toslashyningene ofte er like
Utmattingslevetiden vil da vaeligre lik med like toslashyninger men ikke med like
spenninger
Lages det et laminat med lag som ikke ligger i 0 grader vil styrken sammenlignet med
kun ensrettede lag synke mens toslashyning til brudd vaeligre like i laminatene siden feiling
9
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
skyldes fiberbrudd [3]
Materialbrudd er statistisk til en viss grad Hvilken spenning eller toslashyning materialer
har ved brudd ved skjer varierer fra proslashve til proslashve Hver fiber har forskjellig styrke og
styrken langs fiberens lengde kan ogsaring variere
Ved hoslashye laster naeligr den statiske styrken til et laminat vil noen uavhengige fiber ryke
ved foslashrste svingning da spenningen er hoslashyere enn den svakeste fiberen i laminatet I
neste svingning vil spenningsbildet vaeligre noe annerledes da noen fiber allerede er garingtt
i brudd Flere fiber garingr i brudd og slik fortsetter det gjennom svingningene Figur 35
viser dette
En kan argumentere for at prosessen er uavhengig av andre feilmekanismer som
oppsprekking av matrise og at utmattingslevetid kun er avhengig av uavhengig
fiberbrudd
Figur 35 Fiberbrudd i ensrettede kompositter ved paringlasting parallelt med fiber [3]
Dersom en utsetter kompositten for svaeligrt lave laster kan det i foslashrste svingning vaeligre at
ingen fiber garingr i brudd Dersom dette gjentas ved flere svingninger vil ikke
kompositten vaeligre utsatt for utmatting Vi har da naringdd utmattingsgrensen Denne
lasten er ofte den samme som utmattingsgrensen til matrisen (fatigue limit of matrix)
εm og vil i utmattingslevetid-diagrammet vaeligre en horisontal linje se Figur 36
[3]
10
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Figur 36 Utmattingslevetid for ensrettede kompositter under last parallelt med fiber[3]
332 Reduksjon av statisk styrke grunnet permanent statisk
belastning
Dersom et laminat er utsatt for en permanent belastning over tiden t blir den statiske
styrken paringvirket av dette Dette kalles ldquostress rupturerdquo og den gjenvaeligrende styrke
beregnes etter foslashlgende formel ihht DNV-OS-C501 [2]
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
σ=σ0 stress rupture minusβ log(t ) (38)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 stress rupture er statisk belastning ved tiden t= 0
t er tiden i minutter
Stress rupture blir plottet logaritmisk som vist paring Figur 37 Tiden til brudd er paring x-
aksen og paring y-aksen er toslashyning eventuelt spenning Ved aring bruke lineaeligr regresjon for
aring finne best passende kurve kan grafen ekstrapoleres for aring finne punkter utenfor det
testede omraringdet
Den karakteristiske styrken skal bestemmes ihht Sec 4 [311] i DNV-OS-C503 [2]
Variasjonskoeffisienten av styrken etter en gitt tid skal vaeligre den samme som for
korttidsdata hvis ikke variasjonskoeffisienten av gjenvaeligrende styrke maringles direkte
Andre formater av formelen er godkjent brukt av DNV hvis det kan bevises at den
stemmer ut fra eksperimentelle bevis
11
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Figur 37 Stress rupture kurve fra egne tester
333 Reduksjon av statisk styrke grunnet dynamisk belastning S-N
kurven
I foslashlge DNV-OS-C501 er statisk styrke i fiberdominerte kompositter uforandret under
dynamisk utmatting for de fleste ensrettede glass- og karbonfibre Dette gjelder ogsaring
for aramidfiber under strekklast Derimot kan langtids statisk styrke som beskrevet i
underkapittel 332 brukes I Figur 38 er et eksempel paring S-N kurve vist
For alle andre tilfeller der et laminat er utsatt for dynamisk belastning beregnes
gjenvaeligrende styrke eller toslashyning til brudd ved foslashlgende S-N kurve [2]
log(σ) = log(σ0 fatigue)minusα log(N ) (39)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (310)
derσ er gjenvaeligrende statisk styrke
σ0 fatigue er statisk belastning ved N= 0
ε er toslashyning ved brudd
ε0 fatigue er toslashyning ved N= 0
N er antall sykler til brudd
α er stigningstallet til utmattingskurven
12
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Figur 38 S-N kurve fra egne tester
34 Analyse av sammenhenger
For aring analysere en mulig sammenheng basert paring innsamlet data benyttes statistikk
Foslashrst undersoslashkes det om det finnes sammenheng deretter analyseres
sammenhengen I dette underkapittelet ser vi paring lineaeligr regresjon og hvor sannsynlige
dataene er Lineaeligr regresjon forteller hvilken lineaeligr sammenheng det er mellom
variablene i datasettet [5]
341 Lineaeligr regresjon
I en regresjonsanalyse finner en ut hvilken sammenheng det er mellom variablene Vi
vet at en lineaeligr linje kan skrives som Y =α+βx Ved lineaeligr regresjon antar en at den
stokastiske variabelen Yi er relatert til variabelen xi Lineaeligr regresjon er derfor definert
med foslashlgende formel [5]
Yi =α+βxi +ei (311)
Vi oslashnsker med regresjonsanalysen aring finne et best mulig estimat paring den lineaeligre
sammenhengen mellom dataene Den metoden som vanligvis benyttes er minste
kvadraters metode Metoden baserer seg paring aring ta avstanden fra hvert punkt til en
vilkaringrlig linje kvadrere avstanden (avvikskvadrat) og deretter finner summen K som
13
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
er summen av avvikskvadratene Minste kvadraters metode er naringr vi velger den linjen
med minst kvadratsum K [5]
Naringr dataene (x1 y1) (x2 y2) (xn yn) foreligger kan vi med minste kvadraters rette
linje tilpasse linjen y = α+ βx som passer best til dataparene Med minste kvadraters
metode faringr vi koeffisientene α og β Sx og Sy er standardavviket og r er korrelasjonen
til dataene [5]
β=sumn
i=1(xi minusx)(yi minus y)radicsumni=1(xi minusx)2
= r middot Sy
Sx α= y minus βx (312)
342 Hvor god er modellen
Etter aring ha utfoslashrt en lineaeligr regresjon og funnet den lineaeligre sammenhengen som passer
best til dataene maring det undersoslashkes hvor god modellen er Et eksempel paring sposlashrsmaringl det
kan vaeligre lurt aring stille seg er om regresjonslinjen passer godt til dataene [5]
Variansen til Y-dataene er definert slik
S2Y = 1
n minus1
nsumi=1
(Yi minusY )2 (313)
Istedet for aring se paring variansen ser vi paring summen av ligningen 313 Dette er summen av
kvadratene mellom Y-dataene og gjennomsnittsverdien SST (total sum of squares)
SSR (sum of squared residuals) er summen av kvadratene mellom regresjonslinjen og
gjennomsnittet av Y-dataene SSE (error sum of squares) er den minste verdien til
kvadratsummen K beskrevet tidligere Settes disse i sammenheng faringr vi foslashlgende
lingning [5]nsum
i=1(Yi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SST
=nsum
i=1(α+ βxi minusY )2
︸ ︷︷ ︸SSR
+nsum
i=1(Yi minus αminus βxi )2
︸ ︷︷ ︸SSE
(314)
SST er den totale variansen av Y-dataene og kan deles opp i eacuten del som forklares av varingr
modell (SSR ) og eacuten del som skyldes tilfeldige avvik Andelen av variansen i Y-dataene er
R2 Variansen R2 er gyldig mellom 0 og 1 Desto naeligrmere 1 R2 er lik jo mer sannsynlig
er dataene varingre [5]
R2 = SSR
SST(315)
14
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Kapittel 4
Plateproduksjon paring NORSAFE
41 Resininjesering
Platene som proslashvene i oppgaven er tatt ut fra er produsert av kommersielt
tilgjengelige produkter Platene er vakuumstoslashpte hos NORSAFE AS hvor jeg fikk vaeligre
med paring stoslashpingen for aring faring en bedre forstaringelse av produksjonsmetoden se figur 41
Vakuumstoslashping med resininjesering av kompositter foregaringr slik at fibermattene
legges i en form dekket av for eksempel gelcoat og blir pakket inn med en
vakuumpose rundt En vakuumpumpe trekker ut luften og trekker resinen inn
igjennom fibrene Det forbrukes lite resin og fiberandelen er typisk i omraringdet
025-055 [11] Paring Figur 41 og 42 vises plateproduksjonen paring NORSAFE
(a) Slippbelegg og fibermatter (b) Resininjeseringsmaske og taringrn
Figur 41 Plateproduksjon
15
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Produksjonen av formen som brukes ved resininjesering er tidkrevende og kostbar
men produktet faringr en lav poroslashsitet og en bra overflate Med lav variasjon i kvaliteten
og lav poroslashsitet faringr en sterke produkter som kan brukes der kvalitetskravet er
hoslashyt
Figur 42 Platen under vakuum og resininjesering
16
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Kapittel 5
Proslashvelegemer
Proslashvelegemene som er brukt til all testing i oppgaven er tatt ut i henhold til gjeldende
standard NS-EN ISO 527-52009 [8] og har foslashlgende form og dimensjoner se figur
51
Figur 51 Skisse av proslashvelegemer [8]
der
1 Proslashvelegeme
2 Tab
3 Grep
Dimensjoner i mm
L3 Total lengde 250
L2 Lengde mellom tabs 150plusmn1
b1 Bredde 15plusmn05
h Tykkelse 1plusmn02
L0 Gauge length(for extensometer) 50plusmn1
L Avstand mellom grep ved start 136
LT Lengde paring tabs gt 50
hT Tykkelse tabs 05 til 2
17
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Proslashvelegemene er tatt ut med en vannkjoslashlt kutter Et krav i standarden er at sidene skal
vaeligre parallelle med en feil paring maksimalt 02mm Dette er tilstrebet saring langt som mulig
Etter kutting er sidene pusset saring alle loslashse deler av glass unngarings Proslashvelegemene vises i
Figur 52
Materialet standarden anbefaler til bruk som tabs er glassfiber med fibrene orientert
i plusmn45 Standarden aringpner for bruk av andre materialer I samtale med veileder ble det
bestemt aring bruke aluminiumstabs med tykkelse paring 3mm Disse er kuttet ut for haringnd
sidene er slipt og overflaten mot proslashvestykket er pusset godt med sandpapir for aring faring
god nok heft Tabsene er deretter limt med epoxylim se figur 52b
(a) Proslashvelegemer med tabs (b) Paringlimte tabs
Figur 52 Proslashvelegemer
Figur 53 Dogbone-proslashver
Under dynamisk testing ble det opplevd stor variasjon
i hvor brudd oppstod Det er oslashnskelig aring ha likt
bruddbilde for aring ha et godt sammenligningsgrunnlag
Problemet med stor variasjon i hvor brudd oppstod
har medfoslashrt en del arbeid og testing Det ble testet om
det var mulig aring bruke dogbone-proslashver selv om ikke
standardverket aringpner for dette Dette ble testet for aring
proslashve og tvinge bruddet til aring garing utenfor endene For aring
lage dogbone-proslashver ble det lagd en jigg i staringl til aring feste
proslashvene i hvor proslashvene ble slipt ned til oslashnsket form
Dette viste seg aring ikke vaeligre noe gi bedre bruddbilde saring
det ble garingtt tilbake til rette proslashver
18
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Kapittel 6
Testmaskiner
61 Dynamisk strekkproslashvemaskin
For dynamisk testing er det brukt en dynamisk strekkproslashvemaskin fra Si-Plan se Figur
61
(a) Oversikt Si-Plan (b) Si-Plan (c) Grips
Figur 61 Si-Plan strekkproslashvemaskin
Denne har foslashlgende spesifikasjoner [14]
bull Lastcelle 25 kN
bull Slaglengde LVDT 100 mm
bull Kalibrering 050
bull Horisontalt testrom 405 mm
bull Maks testfrekvens 100 Hz
Ved dynamisk testing er det brukt posisjonskontroll Proslashvene er satt inn og paringfoslashrt
forlengelse manuelt til oslashnsket start- og sluttposisjon er funnet Deretter er proslashvene
satt til forlengelse mellom gitte punkter med en frekvens paring 3 Hz til de har garingtt i
19
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
brudd Antall sykler er notert og S-N (ε-N) kurve er utarbeidet
62 Statisk strekkproslashvemaskin
For statisk testing er det brukt en table-top testmaskin fra Zwick se Figur 62
(a) Oversikt (b) Bakker
Figur 62 Zwick testmaskin
Testmaskinen har foslashlgende spesifikasjoner [15]
bull Lastcelle 50 kN
bull Test area hoslashyde 1325 mm
bull Test area bredde 440 mm
bull Hastighet 00005 til 600 mmmin
Proslashvene er satt inn mellom grepene og er belastet med en gitt belasting som holdes
statisk til den garingr i brudd Tid og forlengelse er logget og det er utarbeidet en sigekurve
ut fra dette
I foslashlge DNV [2] skal det tas minst tre proslashver for hver egenskap som skal bestemmes
I oppgaven er det tatt tre tester av de proslashvene som ligger oslashverst paring sigekurven altsaring
de som tar kortest tid og faeligrre av de andre Grunnen til at dette er gjort er at testing
av kompositter er tidkrevende og at det har oppstaringtt utfordringer og problemer med
strekkproslashvemaskinen i loslashpet av semesteret
20
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Kapittel 7
Bestemmelse av fiberinnhold og
lagoppbygging
71 Fiberinnhold prosedyre
Fiberinnholdet er bestemt ved aring brenne vekk matrisen og veie proslashvene foslashr og etter
avbrenning i henhold til ISO1172 [9][16] Vi er interessert i aring se paring fiberinnholdet for aring
kunne gjoslashre estimater paring strekkfasthet og E-modul samt forklare avvik paring
resultatene
(a) Muffelovn (b) Proslashver i muffelovn (c) Proslashver i dessicator
Figur 71 Muffelovn og proslashver
Det ble kuttet proslashver paring ca 40x15 mm Disse har blitt preparert slik at de er fri for
alle loslashse partikler av plast og glassfiber Etter dette er de kondisjonert i en luftventilert
ovn i 105C i et doslashgn Deretter er proslashvene varmet opp i en muffelovn i 625C til alt
kullstoff er forsvunnet plassert i en dessicator for avkjoslashling og deretter veid Dette ble
i starten gjort i flere omganger helt til vektforskjellen mellom to etterfoslashlgende veiinger
var mindre enn 01 mg men det utgjorde veldig lite saring dette ble sloslashyfet Proslashvene ble
veid foslashr og etter forbrenning og fiberinnholdets masseprosent bestemmes
21
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Fiberens masseprosent [9]
m f =m3 minusm1
m2 minusm1(71)
derm f er masseprosent av fiberinnholdet
m1 er vekt av proslashveskaringlen
m2 er vekt av skaringl + proslashvestykke
m3 er sluttvekt av skaringl + rest etter forbrenning
Volumprosent fiberinnhold [10][17]
φ f =m f
ρ f
m f
ρ f+ mm
ρm
(72)
derφ f er volumprosent av fiberinnholdet
m f er masseprosent av fiberinnholdet
mm er masseprosent at matrisen
ρ f er fiberens densitet
ρm er matrisens densitet
Ligningene 71 og 72 ovenfor forklarer hvordan fiberinnhold regnes ut I Tabell 71 er
fiberinnholdet til hver av proslashvene listet opp skjematisk Fullstendig resultatliste fra
undersoslashkelsen av fiberinnhold finnes i Appendix A Fiberinnholdet blir undersoslashkt for
aring forsoslashke aring begrunne eventuelle avvik i resultatene
Fiberinnholdet varierer fra 051 til 059 og proslashvene D6-D26 altsaring proslashvene som er testet
kun dynamisk har jevnt over et hoslashyere fibervolum enn de resterende proslashvene En del av
de dynamiske proslashvene gikk i brudd i tabs hvilket medfoslashrte at proslashver til bestemmelse av
fiberinnhold ikke kunne tas fra det omraringdet men ble tatt i omraringdet utenfor tabs
De resterende proslashvene er tatt fra omraringdet med tabs For aring teste proslashver i dette omraringdet
ble tabs fjernet og limrester ble synliggjort Limrestene ble fjernet etter beste evne men
det kan sies med stor sannsynlighet at det fortsatt var lim igjen paring proslashvene Dette vil
bidra til et mindre fiberinnhold Det at ikke alle proslashvene som er tatt ut til aring bestemme
fiberinnhold er like er en feilkilde og det kan bidra til at resultatene ikke er like gode til
aring begrunne avvik som tenkt De vil allikevel gi et bilde paring fiberinnholdet og kan brukes
til aring se paring proslashver som varierer mye
22
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Tabell 71 Gjennomsnitt fiberinnhold proslashver
Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f Proslashve φ f
1 05530 S1 05822 D6 05564 SD1 05297
2 05394 S2 05677 D7 05778 SD2 04956
3 05288 S3 05307 D8 05460 SD3 05289
4 05064 S4 05140 D9 05770 SD4 05426
S5 05192 D10 05436 SD5 05173
S6 05631 D12 05636 SD6 05223
S7 05259 D13 05806 SD7 05330
S8 05088 D14 05151 SD8 04981
S9 04948 D15 05749
S10 04946 D16 05195
S11 05704 D17 05531
S12 05301 D18 05680
S13 05300 D19 05974
S14 05133 D20 05900
S15 05525 D21 05268
D22 05999
D23 05860
D24 05930
D25 05919
D26 05615
Komplette resultatlister finnes i Appendix A
23
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
72 Lagoppbygging
Etter at avbrenningen er fullfoslashrt i henhold til ISO1172 ble fiberoppbyggingen studert
for aring sammenligne faktisk fiberoppbygging og teoretisk fiberoppbygging gitt i
fibermattens datablad se Figur 72 Det var tydelig at lagene hadde foslashlgende
lagoppbygging [090CSM090CSM]
(a) 0 lag (b) 90 lag (c) CSM
Figur 72 Lagoppbygging
Fibrenes vektfraksjoner ble sammenlignet med vektfraksjonen databladet til
materialet angir Databladet angir i masse hvor mye det er i hver retning
721 Teoretisk tykkelse
Naringr fiberinnholdet i proslashven er bestemt er vektandelen til henholdsvis fiber og matrise
kjent Gjennomsnittlig vektandel etter strekkproslashving blir brukt som utgangspunkt se
Tabell 72 Densitet er kjent fra datablad se Appendix E og F For vektandel og densitet
se Tabell 72
Tabell 72 Vektandel og densitet
FiberMatrise Vektandel [] Densitet kgm3
Fiber 771 2590
Matrise 229 1066
24
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Vi kjenner ogsaring foslashlgende fra datablad
Tabell 73 Vekt per areal
Vekt per areal gm2
0 lag 1200
0 lag 50
CSM 100
Lagtykkelsene er listet opp i Tabell 74
Tabell 74 Teoretiske tykkelser regnet ut
Tykkelser 0 lag 90 lag CSM
Total gm2 1556420 64851 129702
Matrise gm2 356420 14851 29702
t f 0463 0019 0039
tm 0334 0014 0028
tt 0798 0033 0066
Lagoppbyggingen vises i Tabell 75
Tabell 75 Lagoppbygging
Lag Teoretisk tykkelse
0 0798
90 0033
CSM 0066
0 0798
90 0033
CSM 0066
Total tykkelse 1795
25
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Figur 73 Bilde av tverrsnitt i lysmikroskop
Den teoretiske tykkelsen er brukt til aring regne spenninger for proslashvene som er testet
Grunnen til at det er brukt teoretisk og ikke maringlt tykkelse er at tykkelsen paring platene
varierer over tverrsnittet Slippbelegget som er brukt under stoslashpingen er ujevnt og har
gitt struktur i platene og proslashvene er tykkest rundt fiberbuntene Faktisk maringlt tykkelse
har variert fra 187 mm til 225 mm Strukturen vises tydelig i bilde av tverrsnittet fra
lysmikroskopet se Figur 73 Det vises ogsaring tydelig at materialet ikke er
homogent
26
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Kapittel 8
Resultat og analyse
81 Strekkfasthet
De foslashrste proslashvene som ble testet paring bygglaboratoriet var strekkproslashver for aring fastsette
strekkfastheten og E-modulen for materialet Strekkproslashvene er gjennomfoslashrt i henhold
til NS-EN ISO 527-52009 Plast Bestemmelse av strekkegenskaper for ensrettede
fiberforsterkede plastkompositter [8] og NS-EN ISO 527-12012 Plast Bestemmelse av
strekkegenskaper Del 1 Generelle prinsipper [7]
Proslashvelegemene ble lagd etter standarden som beskrevet i kapittel 5 om proslashvelegemer
Strekkproslashvene fikk en gjennomsnittlig strekkfasthet paring 1010 MPa og gjennomsnittlig
E-modul paring 335 GPa med bruk av tverrsnitt med teoretisk tykkelse paring 1795 mm
Resultatene fra strekkproslashvingen listes opp i Tabell 81
Tabell 81 Strekkfasthet
Proslashve tteoretisk tmaringlt b l σ [MPa] E [GPa] φ f
1 1795 212 1505 150 11267 34 05530
2 1795 192 1514 150 8664 296 05394
3 1795 212 1498 150 10559 347 05288
4 1795 225 1476 150 9911 357 05064
Gj snitt 1010 335
Parametrene tteoretisk tmaringlt b og l er i mm
Det kan diskuteres om proslashve 2 er en gyldig proslashve eller ikke Proslashven er vist i Figur 81
og har en tendens til at aring ha glidd ved σ = 750 MPa og σ = 850 MPa Dersom dette
ikke hadde skjedd ville sannsynligvis spenning ved brudd vaeligrt noe hoslashyere Med aring se
paring alle fire proslashvene i sammenheng er det denne proslashven som har minst spenning ved
brudd Dette tilsier at proslashven kan ha en noe hoslashyere strekkfasthet enn maringlt dersom
27
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
den ikke hadde sklidd Proslashven ligger ca 25 lavere i strekkfasthet enn de resterende
proslashvene og har en E-modul som er 20 lavere Hvis denne proslashven ikke tas med er det
en gjennomsnittlig strekkfasthet paring σ= 10579 MPa og en gjennomsnittlig E-modul paring
348 GPa
Figur 81 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver
Som det fremgaringr av Figur 81 foregaringr det en ikke-lineaeligr toslashyning helt i starten av
proslashvene 1 2 og 3 Dette medfoslashrte at beregninger av E-modul ihht til standarden
ISO527-5 ikke er riktig Standarden sier at E-modul skal beregnes fra ε = 005 til
025 Det er isteden beregnet paring E-modul fra ε= 025 til 05 da proslashvene i dette
omraringdet er lineaeligre og resultatene antas aring vaeligre relativt paringlitelige I ettertid ble det
funnet ut hvorfor proslashvene har oppfoslashrt seg slik de har gjort Grunnen var at
kontramutteren paring den nederste bakken i strekkproslashvemaskinen hadde loslashsnet Dette
ble fikset og resten av proslashvene i oppgaven har ikke denne usikkerheten
Proslashve 4 i Figur 81 er den siste strekkproslashven som ble foretatt og den foslashrste proslashven som
ble gjennomfoslashrt etter problemet med loslashs kontramutter ble fikset I Figur 82 er
proslashvene 1 2 og 3 justert for den ekstra forskyvningen foraringrsaket av den loslashse
kontramutteren
28
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Figur 82 Spennings-toslashyningsdiagram strekkproslashver justert
Det garingr tydelig frem at proslashve 1 3 og 4 oppfoslashrer seg relativt likt i forhold til proslashve 2 Dette
forsterker at denne kan utelates Det er bestemt fiberinnhold paring proslashvene og resultatet
av dette vises i Tabell 83 Proslashven med minst fiberinnhold er proslashve 4 og proslashven med
stoslashrst fiberinnhold er proslashve 1 I Figur 82 vises det at proslashve 1 den som har hoslashyest styrke
mens proslashve 4 er den av de tre nevnte tidligere i avsnittet som har lavest styrke Dersom
proslashvene hadde hatt likt fiberinnhold ville de sannsynligvis vaeligrt mer like
82 Stress rupture
Oppgaven garingr ut paring aring sammenligne statisk og dynamisk utmatting Det er derfor
utarbeidet data paring statisk utmatting her kalt stress rupture DNVs ligning for aring
beregne gjenvaeligrende statisk styrke etter belastning over tid er vist i kapittel 332 og
gjentas her i ligning 37 Istedenfor aring bruke spenninger er det i oppgaven brukt
toslashyning og ligningen som er brukt for stress rupture er vist i ligning 81
log (σ) = log(σ0 stress rupture)minusβ log(t ) (37)
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
29
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
821 Stress rupture basert paring maringlt toslashyning
I Tabell 82 er dataene med maringlte toslashyninger fra stress rupture testene presentert
skjematisk
Tabell 82 Stress rupture data maringlt toslashyning
Nr N t [min] εmaringlt σ [MPa] log(σ) log(t) log(εmaringlt)
1 27189 05 35 10098 300 -027 054
2 21484 05 35 7979 290 -026 054
3 22000 94 33 8171 291 097 052
4 22000 05 32 8171 291 -030 050
5 21000 08 30 7799 289 -008 048
6 20000 225 30 7428 287 135 047
7 20000 31160 27 7428 287 349 043
8 19000 1243 28 7057 285 209 045
9 18500 23405 26 6871 284 337 042
10 18500 67980 26 6871 284 383 041
11 18001 973 30 6686 283 199 048
12 18500 1860 26 6871 284 227 042
13 20000 88 29 7428 287 094 046
14 19000 589 28 7057 285 177 045
15 19000 204 28 7057 285 231 045
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
I Figur 83 er dataene presentert logaritmisk med en regresjonslinje som viser
helningen Som det fremgaringr av resultatene fra de maringlte verdiene passer
regresjonslinjen relativt bra med dataene Stigningstallet til dataene er utregnet og det
er tatt utgangspunkt i stigningstall mellom to punkter i grafen som ser ut til aring stemme
bra med regresjonslinjen Det er valgt foslashlgende fra Tabell 82 Proslashve nr 4 og 9
Stigningstallet mellom log(ε) og log(t ) er regnet ut som vist i ligning 82 Dette blir et
visuelt estimat og en mer noslashyaktig metode er lineaeligr regresjon Lineaeligr regresjon for
stress rupture er utfoslashrt i underkapittel 823
β= ∆ log(εmaringlt)
∆ log(t )= 042minus050
337minus (minus030)=minus0022 (82)
30
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Figur 83 Stress rupture kurve maringlt
822 Stress rupture basert paring estimert toslashyning
Dataene i Tabell 83 vist nedenfor inneholder det samme som Tabell 82 men her er
toslashyningen basert paring estimert E-modul Estimert E-modul er regnet ut bakgrunn av
undersoslashkt fiberinnhold i proslashvene mengde fiber i 0 og antagelse om strekkfasthet i
fiberen paring 72GPa I de etterfoslashlgende ligninger vises beregning av henholdsvis estimert
E-modul og toslashyning
E = E f middotφ f middotφ f 0 (83)
derE er estimert E-modul
E f er fiberens strekkfasthet ihht datablad = 72GPa
φ f er volumprosent fiber
φ f 0 er volumprosent fiber i 0 lag = 0889
ε= σ
E(84)
31
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Tabell 83 Stress rupture data estimert toslashyning
Nr N t [min] φ f E [Gpa] εest log(t) log(εest)
1 27189 05 05822 373 27 -027 043
2 21484 05 05677 363 22 -026 034
3 22000 94 05307 340 24 097 038
4 22000 05 05140 329 25 -030 040
5 21000 08 05192 332 23 -008 037
6 20000 225 05631 360 21 135 031
7 20000 31160 05259 337 22 349 034
8 19000 1243 05088 326 22 209 034
9 18500 23405 04948 317 22 337 034
10 18500 67980 04946 317 22 383 034
11 18001 973 05704 365 18 199 026
12 18500 1860 05301 3393 20 227 031
13 20000 88 05300 3392 22 094 034
14 19000 589 05133 3286 21 177 033
15 19000 204 05525 3536 20 231 030
Proslashvegeometri finnes i Appendix B
Figur 84 Stress rupture kurve estimert
32
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Dataene er fremstilt med estimert toslashyning for aring se om avvik kunne begrunnes ved aring
korrelere toslashyningen med proslashvenes fiberinnhold Ut fra grafen i Figur 84 ser det ut til
at det er stoslashrre avvik med bruk av estimerte toslashyninger enn de maringlte Naringr en estimerer
toslashyningene basert paring fibervolum korreleres resultatene for en feilkilde og det er
naturlig aring tenke at avvikene skulle blitt redusert Proslashveresultatene fra testingen i
fiberinnhold varierer mye noe som kan bidra til at tallene ikke gir saring gode estimater
som tenkt I tillegg er det kun eacuten feilkilde som neglisjeres og det kan vaeligre andre
faktorer som bidrar til spredning Dersom en kunne korrelere for alle feilkilder ville
det muligens blitt et bedre estimat
Platene er produsert i produksjonshallen hos NORSAFE og dette er gjort manuelt
Proslashvestykkene er kuttet slipt og paringlimt tabs paring laboratoriet paring UiA Her inngaringr det
flere feilkilder som kan foslashre til avvik Fiberens retning og krumning spiller stor rolle paring
styrken og om ikke alle fiberene ligger helt rett vil dette bidra til variasjon
Stigningstallet β for de estimerte dataene er regnet ut i ligning 85 Dataene som er
valgt for aring regne ut stigningstallet er fra proslashvene som ser ut til aring passe best til
regresjonslinjen proslashve nr 5 og 8 Stigningstallet er foslashlgende
β= ∆ log(εest)
∆ log(t )= 034minus039
209minus (minus008)=minus0023 (85)
823 Lineaeligr regresjon av stress rupture
Ved aring utfoslashre en lineaeligr regresjon paring dataene faringr en et bedre estimat paring stigningstallet til
regresjonskurven Det er utfoslashrt lineaeligr regresjon for begge datasettene baringde med maringlte
og estimerte toslashyninger
Tabell 84 Lineaeligr regresjon av maringlte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0510518 0008714
β -0026712 0004215
R2 07555
33
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
I Tabell 84 er resultatet fra lineaeligr regresjonen til datasettet med maringlte toslashyninger
presentert og i Figur 85 er regresjonen presentert grafisk β representerer estimatet paring
helningen paring regresjonskurven og α representerer estimatet til ldquoskjaeligring med
y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er starten paring kurven 100510518 = 324
Ved bruk av lineaeligr regresjon uten aring ta hensyn til standardavvik vil stress rupture
kurven vaeligre som vist i ligning 86 basert paring ligning 81 nevnt tidligere i kapittelet
Standardavviket til toslashyningen er 0008714 og standardavviket til helningen er
0004215 Desto naeligrmere 1 verdien R2 er desto mer sannsynlig er regresjonen
Verdien R2 er 07555 og sier at regresjonslinjen passer godt til datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusβ log(t ) (81)
log(ε) = log(324)minus00267log(t ) (86)
Figur 85 Lineaeligr regresjon av maringlte data stress rupture
Kurve for stress rupture brukt videre i oppgaven er vist i ligning 87 Her brukes
stigningstallet fra lineaeligr regresjonen og ε0fatigue = 35 som er toslashyningen fra
strekkproslashvingen altsaring ved t = 0 Det er valgt aring bruke toslashyningen fra den siste
strekkproslashven da de tre foslashrste ble utfoslashrt med loslashs kontramutter i den nederste bakken
og det ikke er helt kontroll paring faktisk toslashyning
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
34
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
I Tabell 85 er lineaeligr regresjonen fra de estimerte toslashyningene presentert skjematisk og
i Figur 86 er regresjonen presentert grafisk Regresjonskurven basert paring lineaeligr
regresjon av de estimerte toslashyningene er presentert i ligning 88 Regresjonskurvens
start er 100367293 = 234 Standardavviket til toslashyningen er 0014110 og standardavviket
til helningen er 0006825 Verdien R2 er 0302 Dette sier at regresjonen ikke er like bra
som for maringlte verdier I Figur 86 vises avvikene og det er tydelig at regresjonslinjen
ikke passer like godt som for maringlte toslashyninger i Figur 85
log(ε) = log(234)minus001362log(t ) (88)
Tabell 85 Lineaeligr regresjon av estimerte verdier stress rupture
Parameter Estimat Standardavvik
α 0367293 0014110
β -0016186 0006825
R2 0302
Figur 86 Lineaeligr regresjon av estimerte data stress rupture
35
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
83 Utvikling av S-N kurve
For aring se paring sammenhengen mellom dynamisk og statisk utmatting er det utviklet en
S-N kurve for materialet Som nevnt i teorikapittelet blir S-N kurven for kompositter
plottet med toslashyninger istedenfor spenninger
Bestemmelse av hvilke proslashver som var gjeldende etter testing har vaeligrt en utfordning
Det opplevdes ofte at bruddet oppstod i omraringdet der tabsen er paringlimt De proslashvene der
dette skjedde er utelatt fra resultatene for eksempel de fire proslashvene til hoslashyre (proslashve
D9 D10 D12 og D13) paring Figur 87 Dette er gjort for aring ha proslashver med mest mulig likt
bruddbildeforloslashp for aring redusere feilkilder
Figur 87 Proslashver testet dynamisk
I Tabell 86 er dataene fra den dynamiske proslashvingen presentert I utgangspunktet skulle
det brukes R-verdi = 01 som er R-verdien DNV bruker men under proslashvingen viste det
seg at med saring lav R-verdi gikk proslashven relativt fort i kompresjon grunnet forlengelse
av proslashvene I de foslashrste syklene ble proslashvene utvidet nok i lengderetning til at de gikk i
kompresjon Derfor ble det valgt aring legge seg litt over R= 01 Ut fra erfaring fra de fem
foslashrste proslashvene er det valgt en minste toslashyning paring 04 mm som gir en toslashyning paring 027
R-verdien ligger i omraringdet paring 02 til 025 Proslashveresultatene som er presentert er de med
likt bruddforloslashp og er de data som er brukt for aring regne ut S-N kurven
36
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Tabell 86 Data dynamisk utmatting
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax Ant N ε log(N) log(ε)
D6 288 1150 04 19 4300 127 363 01047
D7 245 1180 04 2 1678 133 322 01264
D8 294 1140 05 2 1367 133 314 01296
D14 252 1285 04 22 643 147 281 01652
D15 261 1300 04 21 1292 140 311 01483
D16 235 1260 04 22 994 147 300 01692
D18 280 1290 04 22 977 147 299 01722
D19 280 1330 04 22 695 147 284 01742
D20 289 1380 04 22 937 147 297 01725
D21 245 1230 04 22 937 147 297 01655
D25 274 1120 04 19 2497 127 340 01088
D26 277 1120 04 19 2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C
Figur 88 S-N Kurve
37
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
I Figur 88 er dataene fra den dynamiske testingen presentert logaritmisk
Regresjonslinjen viser at det er stor spredning paring proslashvene Punktene som passer best
paring regresjonslinjen er fra proslashve D15 og D19 Stigningstallet disse gir er regnet ut i
ligning 89
α= ∆ log(ε)
∆ log(N )= 01483minus01742
311minus284=minus01 (89)
831 Lineaeligr regresjon av dynamisk utmatting
I Tabell 87 er resultatet fra lineaeligr regresjonen fra datasettet med dynamisk utmatting
presentert β representerer estimatet paring helningen paring regresjonskurven og α
representerer estimatet til ldquoskjaeligring med y-aksenrdquo altsaring log(ε) Omregnet til ε er
starten paring kurven 1004758 = 299 Ved bruk av lineaeligr regresjon vil regresjonskurven
for dynamisk utmatting vaeligre som presentert i ligning 811 basert paring ligning 810 fra
DNV [2] Standardavviket til toslashyningen er 0048 og standardavviket paring helningen er
0015 Verdien R2 er 08322 noe som sier at regresjonslinjen passer godt til
datasettet
log(ε) = log(ε0 fatigue)minusα log(N ) (810)
log(ε) = log(299)minus0107log(N ) (811)
Tabell 87 Lineaeligr regresjon dynamisk utmatting
Parameter Estimat Standardavvik
α 047578 004755
β -010718 001522
R2 08322
38
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Figur 89 Lineaeligr regresjon S-N Kurve
84 Endring av dynamisk regresjonskurve ved statisk
utmatting
For aring undersoslashke sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting er det utfoslashrt
proslashver som foslashrst er belastet statisk over en gitt tid for deretter aring teste de samme
proslashvene under dynamisk utmatting Det ble bestemt at det skulle forsoslashkes aring belaste
proslashvene under statisk belastning med Miners sum = 075
Det har vist seg aring vaeligre vanskelig aring spesifisere noslashyaktig Miners sum paring bakgrunn av
dataene Det ble foslashrst proslashvd aring legge seg paring et nivaring utregnet med stress rupture kurven
Med en hoslashy last gikk flere proslashver i brudd relativt tidlig grunnet stor spredning
Maringten dette ble loslashst paring var aring se paring dataene fra stress rupture og legge seg paring et punkt
som er naeligr brudd Fra Tabell 82 er det en proslashve som er belastet med 19kN med t =1243 minutter og tre proslashver som er belastet med 185kN som har staringtt i henholdsvis
186 2340 og 6798 minutter Det er paring bakgrunn av disse dataene valgt aring legge seg paring
en last paring 1875kN i 100 minutter for aring vaeligre sikker paring at proslashvene ikke garingr i brudd og
allikevel ligger naeligr bruddgrensen De proslashvene som gikk i brudd foslashr 100 minutter var
garingtt er overfoslashrt til stress rupture dataene
39
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Det har vaeligrt utfordrende aring definere noslashyaktig toslashyningsnivaring og ut fra kurvene kunne
proslashver med valgt belastning garing i brudd fra i underkant av 100 til 6000 minutter
I Tabell 88 og Tabell 89 er proslashvedataene fra testingen presentert med henholdsvis
statisk belastning og dynamisk testing
Tabell 88 Statisk belastning foslashr dynamisk testing
Proslashve kN t ε log(t ) log(ε) φ f
SD1 1875 100 240 2000 0380 053
SD2 1875 100 236 2000 0373 051
SD3 1875 100 244 2000 0387 054
SD4 1875 100 246 2000 0391 053
SD5 1875 100 268 2000 0427 053
SD6 1875 100 262 2000 0418 050
SD7 1875 100 250 2000 0397 053
SD8 1875 100 257 2000 0410 054
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
Tabell 89 Dynamisk testing etter statisk belastning
Proslashve kNmin kNmax mmmin mmmax ε Ant N log(ε) log(N)
SD1 285 129 04 205 138 883 01397 29460
SD2 291 131 04 205 137 992 01377 29965
SD3 273 126 04 205 138 1330 01386 31239
SD4 277 123 04 205 138 1574 01400 31970
SD5 244 1062 04 19 127 1286 01053 31092
SD6 262 1096 04 19 128 1199 01085 30788
SD7 299 1143 04 19 126 1500 01012 31761
SD8 256 1085 04 19 127 1380 01047 31399
Proslashvegeometri finnes i Appendix D
I Figur 810 er dataene fra dynamisk belastning og de proslashvene som er belastet statisk
foslashrst og deretter dynamisk presentert Som det fremgaringr av figuren er det enda stoslashrre
spredning i resultatene fra der hvor proslashvene er utsatt for statisk belastning foslashrst og
deretter dynamisk belastning enn for kun dynamisk belastning For aring minske
spredningen burde det vaeligrt utfoslashrt et stoslashrre antall tester
40
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Det var meningen aring teste flere proslashver men ved slutten av testingen ble det noe feil
med HPUrsquoen (Hydraulic power unit) til den statiske strekkproslashvemaskinen noe som
medfoslashrte at testingen maringtte avsluttes
Figur 810 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk
Det er tydelig at proslashvene som er utsatt for statisk belastning faringr en svekket kapasitet
med tanke paring dynamisk utmatting Samtlige proslashver bortsett fra eacuten ligger under
regresjonslinjen til proslashvene som kun er belastet dynamisk Det er ogsaring en punktsky
som samler seg under nevnte kurve
Glassfiber er et viskoelastisk materiale og med en permanent last over tid kan
E-modulen bli redusert Dette bidrar til at over tid vil materialet miste sin styrke og vil
garing i brudd
Det hadde vaeligrt interessant og testet proslashvene som er belastet statisk for kun en syklus
altsaring en ren strekkproslashve for aring fastslaring starten paring kurven Da ville det muligens blitt en
brattere helning paring den roslashde kurven enn den er naring Slik kurven er naring har den en mindre
stigning enn proslashvene som kun er belastet dynamisk Da det kom til det punktet at disse
proslashvene skulle testes var det ikke mulig aring bruke strekkproslashvemaskinen lenger
Proslashve SD4 med 1574 sykler har blitt utsatt for samme toslashyning i utmatting som proslashve
SD1-SD3 allikevel har SD4 faringtt en mindre ∆σ noe som kan ses i Tabell 89
Fibervolumet er nesten det samme som de andre proslashvene men den har hatt en noe
41
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
mindre statisk belastning foslashr den ble utsatt for dynamisk belastning Med dette i
betrakning har den antakeligvis vaeligrt utsatt for en mindre Miner sum noe som kan
forklare at den taringlte saring mange sykler under utmatting
Paring Figur 811 er punktet med proslashve SD4 utelatt fra grafen til proslashvene som er belastet
statisk foslashrst og deretter dynamisk Dette gir tydelig en mye brattere helning enn kurven
var i utgangspunktet og en brattere helning enn kurven fra testene som kun er belastet
dynamisk Ut fra dette kan det tyde paring at kompositter som er belastet statisk faringr en
svekket kapasitet og en brattere helning paring S-N kurven
Figur 811 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk punkt SD4utelatt
For aring finne et estimat paring starten av kurven er det estimert en toslashyning av gjenvaeligrende
kapasitet etter en statisk belastning i 100 minutter Den estimerte toslashyningen er regnet
ut basert paring stress rupture kurven som er bestemt tidligere Ligningen for kurven
gjentas i formel 87 og toslashyningen er utregnet i ligning 812
log(ε) = log(35)minus00267log(t ) (87)
log(ε) = log(35)minus00267log(100)
ε= 3095(812)
I Figur 812 er dataene plottet logaritmisk med estimert kurvestart med ε = 3095 ved
N = 2 og i Tabell 810 er dataene presentert skjematisk Punktet SD4 er utelatt og det er
42
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
lagt inn ε= 35 ved N = 1 for kurven fra datasettet med kun dynamisk belastning Det
kan se ut til at stigningstallet endres noe men da er det kun et punkt i starten som er
estimert og ingen punkter foslashr N = 600 Dette gir ikke et godt estimat paring hvordan kurven
egentlig er men det gir allikevel en tendens til at stigningstallet faringr en endring
Figur 812 Sammenligning av data dynamisk mot statisk og dynamisk estimertkurvens start
43
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Tabell 810 Data sammenligning regresjonskurver
Dynamisk Statisk og dynamisk
Ant N ε log(N) log(ε) Ant N ε log(N) log(ε)
1 350 0 05441 2 310 03010 04907
4300 127 363 01047 883 138 29460 01397
1678 134 322 01264 992 137 29965 01377
1367 135 314 01296 1330 138 31239 01386
643 146 281 01652 1286 127 31092 01053
1292 141 311 01483 1199 128 30788 01085
994 148 300 01692 1500 126 31761 01012
977 149 299 01722 1380 127 31399 01047
695 149 284 01742
937 149 297 01725
937 146 297 01655
2497 128 340 01088
2027 127 331 01047
Proslashvegeometri finnes i Appendix C og D
44
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Kapittel 9
Konklusjon
Det er i rapporten utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting
Oppgaven tar for seg sammenhengen mellom statisk og dynamisk utmatting rettet
mot endring av regresjonskurven for dynamisk utmatting etter at komposittmaterialet
er utsatt for ulike statiske utmattingslaster
Fiberinnholdet til hver av proslashvene er bestemt for aring forsoslashke aring begrunne avvik men
resultatene fra disse proslashvene har hatt en stor variasjon Dette har bidratt til at det aring
begrunne avvik har vaeligrt en utfordring
Det foslashrste forskersposlashrsmaringlet er ldquoEndres den dynamiske regresjonskurven for
ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslasterrdquo Ut fra
testresultatene er det tydelig at kapasiteten til proslashvene er svekket etter statisk
utmatting Det er ogsaring en tendens til at regresjonskurven til proslashvene som er utsatt for
statisk belastning foslashr dynamisk utmatting har faringtt en brattere helning altsaring et stoslashrre
negativt stigningstall enn for proslashvene som ikke er utsatt for statisk belastning For aring
konkludere med at kurven faktisk blir brattere burde det vaeligrt testet et stoslashrre antall
proslashver Testing av kompositter er tidkrevende og det er ikke alle data som kan brukes
da det er oslashnskelig med et likt bruddforloslashp for aring sammenligne proslashvene
Det andre forskersposlashrsmaringlet er ldquoHvis regresjonskurven endres hva vil dette si for
praktisk design i kommersielt brukrdquo Testresultatene er basert paring et reelt materiale
produsert med en industrialisert produksjonsmetode Spredningen i resultatene er
store og for praktisk design vil dette paringvirke sikkerhetsfaktoren Det boslashr tenkes paring
hvordan en kan designe og produsere materialet for aring redusere spredning hvilket vil
paringvirke sikkerhetsfaktoren I praktisk bruk med hoslashy paringkjenning vil standardverk gi
hoslashy sikkerhetsfaktor grunnet store standardavvik Sikkerhetsfaktoren paringvirker vekten
av materialet og for aring vaeligre konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i
markedet er dette en viktig faktor Vekten til kompositter er 14 til 15 av staringlvekten og
hvis sikkerhetsfaktoren blir hoslashy er vektfordelen med kompositter borte
45
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
91 Forslag til videre arbeid
Som forslag til videre arbeid anbefales det aring teste et stoslashrre antall proslashver og se om
avvikene kan reduseres Det kan vurderes aring bruke andre typer materialermatter noe
som kan bidra til mindre avvik eller bruke en annen produksjonsmetode For aring faring et
bedre grunnlag boslashr det ogsaring utfoslashres flere tester per punkt Det kan vurderes aring bruke
andre proslashvemetoder for eksempel teste trykktanker
DNV skriver i DNV-OS-C501 at dynamisk styrke er uforandret etter statisk utmatting
og at dette ogsaring gjelder for karbonfiber og aramidfiber Derfor kan det vaeligre aktuelt aring se
paring problemet for disse typer fiber Det kan ogsaring testes i forskjellige miljoslash for eksempel
neddykket i fersk- eller saltvann
46
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Litteraturliste
[1] Komposittforbundet (2008) Offshore standard - DNV-OS-501 Tilgjengelig
httpwwwkomposittforbundetnoCatID=1189
[2] Offshore Standard - Composite Components DNV-OS-C501 2013
[3] D Zenkert og M Battley Foundations of fibre composites Stockholm Kungliga
Tekniska houmlgskolan 1996
[4] R Talreja Fatigue of composite materials Lancaster Technomic 1987
[5] G G Loslashvarings Statistikk for universiteter og hoslashgskoler 3 utg Oslo
Universitetsforlaget 2013
[6] O Dalland Metode og oppgaveskriving 5 utg Oslo Gyldendal Norsk Forlag AS
2012
[7] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 1 Generelle prinsipper NS-EN
ISO 527-12012 2012
[8] Plast - Bestemmelse av strekkegenskaper - Del 5 Proslashvingsbetingelser for
ensrettede fiberforsterkede plastkompositter NS-EN ISO 527-52009 2009
[9] Glassfiberforsterket plast - Forharingndsimpregnater stoslashpemasser og laminater -
Bestemmelse av glassfiber- og mineralfyllstoffinnhold - Kalsineringsmetoder
NS-EN ISO 11721998 1998
[10] Textile glass ndash Mats (made from chopped or continuous strands) ndash Designation
and basis for specifications ISO 25592011 2011
[11] A R Bunsell og J Renard Fundamentals of fibre reinforced composite materials
Bristol 2005
[12] Fatigue design of offshore steel structures DNV-RP-C203 2010
[13] P K Larsen Dimensjonering av staringlkonstruksjoner 2 utg Trondheim Tapir
Akademisk Forlag 2010
[14] Universitet i Agder (2015) Strekkproslashvelaboratoriet Tilgjengelig
httpwwwuianoom-uiafakultetfakultet-for-teknologi-og-
realfaglaboratorierstrekkproevelaboratoriet
47
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
[15] Zwick (2015) Zwick Roell Product Information Tilgjengelig
httpwwwzwickcomno_cacheenproductsstatic-materials-testing-
machinestesting-machines-from-5-kn-to-250-knproline-testing-
machinehtmltx_z7treedependingdownloads_pi1[file]=583
[16] V Alvarez et al laquoDynamic mechanical properties and interphase fibermatrix
evaluation of unidirectional glass fiberepoxy compositesraquo Polymer Testing
Vol 22 s 611ndash615 2003
[17] P Valentino et al laquoMechanical characterization of basalt fibre reinforced
plastic with different fabric reinforcementsndashTensile tests and FE-calculations
with representative volume elements (RVEs)raquo presentert paring Convegno IGF
XXII Roma 2013
48
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Appendix
Appendix A Resultat fiberinnhold 50
Appendix B Stress Rupture proslashvegeometri 54
Appendix C Dynamisk utmatting proslashvegeometri 55
Appendix D Statisk og deretter dynamisk utmatting proslashvegeometri 56
Appendix E Datablad 1 Vinylester AME6000INF 57
Appendix F Datablad 2 Fibermatte Selcom UNIE1200M100 59
49
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Appendix A
Resultat fiberinnhold
Tabell A1 Fiberinnhold proslashve S1-S11
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S11 597750 622619 616995 07739 05848 S1 05822
S12 670413 694082 688642 07702 05797
S21 561932 581152 576555 07608 05670 S2 05677
S22 610066 630523 625654 07620 05685
S31 602907 627344 620762 07307 05275 S3 05307
S32 659741 683389 677138 07357 05339
S41 652903 673112 667399 07173 05108 S4 05140
S42 603765 627102 620622 07223 05171
S51 596229 614969 610083 07393 05385 S5 05192
S52 593597 613483 607683 07083 04999
S61 654959 676464 671110 07510 05539 S6 05631
S62 674704 695790 690830 07648 05723
S71 655173 676770 670954 07307 05276 S7 05259
S72 681986 703086 697349 07281 05243
S81 582236 600655 595408 07151 05082 S8 05088
S82 584236 602450 597280 07162 05094
S91 607201 625452 619998 07012 04913 S9 04948
S92 626056 646407 640446 07071 04984
S101 587404 605765 600290 07018 04921 S10 04946
S102 604496 626043 619708 07060 04971
S111 662155 682220 677734 07764 05884 S11 05704
S112 595984 619047 613279 07499 05524
50
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Tabell A2 Fiberinnhold proslashve S12-S15
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
S121 584251 604453 599190 07395 05388 S12 05301
S122 674719 694824 689312 07258 05215
S131 654995 673183 668284 07306 05275 S13 05300
S132 662160 681087 676064 07346 05326
S141 582231 601304 595834 07132 05058 S14 05133
S142 596995 616667 611262 07252 05207
S151 589478 613102 607227 07513 05543 S15 05525
S152 610495 633944 628050 07486 05507
Tabell A3 Fiberinnhold proslashve D6-D14
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D61 609696 630787 625648 07563 05609 D6 05564
D62 662166 683441 678113 07496 05519
D71 587402 606674 602055 07603 05663 D7 05778
D72 654981 674494 670146 07772 05894
D81 626055 644055 639465 07450 05460 D8 05460
D91 597804 617816 613210 07698 05792 D9 05770
D92 604502 624285 619668 07666 05748
D101 605783 629180 623172 07432 05436 D10 05436
D121 582244 602462 597640 07615 05679 D12 05636
D122 655176 675734 670701 07552 05594
D131 681996 703162 698263 07685 05775 D13 05806
D132 589509 608076 603864 07731 05838
D141 607211 624311 619808 07367 05352 D14 05151
D142 584249 603556 597846 07043 04950
For proslashvene D8 og D10 var det ikke mulig aring ta ut mer enn en proslashve
51
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Tabell A4 Fiberinnhold proslashve D15-D26
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
D151 597013 618460 613447 07663 05743 D15 05749
D152 652909 672947 668279 07670 05754
D161 593598 611834 606723 07197 05138 D16 05195
D162 674726 695305 689724 07288 05252
D171 681999 701578 696853 07587 05641 D17 05531
D172 605771 626252 620970 07421 05422
D181 589485 606605 602900 07836 05984 D18 05680
D182 662172 682403 677114 07386 05376
D191 626054 647288 642610 07797 05929 D19 05974
D192 597070 614975 611144 07860 06019
D201 582244 603873 599096 07791 05922 D20 05900
D202 593590 615292 610432 07761 05879
D211 604495 624676 618549 06964 04856 D21 05268
D212 597802 615640 611387 07616 05680
D221 654980 675754 671250 07832 05979 D22 05999
D222 607204 627933 623499 07861 06020
D231 652907 673362 668762 07751 05865 D23 05860
D232 596124 616504 611906 07744 05855
D241 655176 674705 670352 07771 05893 D24 05930
D242 584241 603523 599326 07823 05967
D251 587408 606263 602068 07775 05899 D25 05919
D252 674718 694629 690255 07803 05938
D261 611133 630059 602068 07462 05476 D25 05615
D262 629912 646866 690255 07671 05755
52
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Tabell A5 Fiberinnhold proslashve SD1-SD8
Proslashve m1 m2 m3 m f φ f Proslashve φ f av g
SD11 596099 614656 609697 07328 05302 SD1 05297
SD12 587393 604830 600156 07319 05292
SD21 604486 624395 618156 06866 04742 SD2 04956
SD22 652895 672674 667181 07223 05170
SD31 597784 619022 613323 07317 05288 SD3 05289
SD32 593585 612775 607628 07318 05290
SD41 589479 609971 604343 07254 05208 SD4 05426
SD42 655169 675725 670769 07589 05644
SD51 605777 623925 618719 07131 05057 SD5 05173
SD52 597013 615948 610868 07317 05289
SD61 664870 684190 678851 07237 05187 SD6 05223
SD62 551637 568807 564159 07293 05258
SD71 681995 701102 696103 07384 05374 SD7 05330
SD72 662171 681896 676599 07315 05285
SD81 659783 678753 673049 06993 04891 SD8 04981
SD82 674720 693098 687846 07142 05071
53
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Appendix B
Stress Rupture proslashvegeometri
Tabell B1 Proslashvegeometri stress rupture
Proslashve tmaringlt b l
1 197 1460 1490
2 205 1460 1490
3 203 1510 1490
4 193 1447 1480
5 211 1441 1488
6 208 1485 1490
7 204 1472 1482
8 199 1502 1492
9 211 1502 1492
10 206 1466 1482
11 202 1497 1485
12 207 1489 1488
13 211 1449 1480
14 193 1485 1485
15 199 1498 1486
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
54
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Appendix C
Dynamisk utmatting proslashvegeometri
Tabell C1 Proslashvegeometri dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
D1 187 1505 1487
D2 201 1485 14875
D3 211 1512 1492
D4 208 1505 1490
D5 203 1446 1486
D6 203 1512 1493
D7 194 1512 1495
D8 206 1281 1484
D9 193 1508 1495
D10 204 1499 1501
D11 204 1514 1491
D12 191 1504 1491
D13 205 1498 1485
D14 196 1506 1504
D15 206 1511 1493
D16 199 1521 1490
D17 206 1475 1500
D18 190 1498 1480
D19 203 1503 1473
D20 210 1495 1479
D21 186 1494 1503
D22 223 1460 1475
D23 197 1504 1489
D24 194 1500 1493
D25 189 1478 1479
D26 195 1477 1493
55
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Appendix D
Statisk og deretter dynamisk utmatting
proslashvegeometri
Tabell D1 Proslashvegeometri proslashver utsatt for statisk belastning foslashr dynamisk utmatting
Proslashve tmaringlt b l
SD1 206 1504 1486
SD2 211 1505 1493
SD3 211 1503 1490
SD4 207 1465 1485
SD5 203 1487 1491
SD6 194 1510 1480
SD7 197 1523 1505
SD8 200 1490 1493
Parametrene tmaringlt b og l er i mm
56
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
AME 6000 INF premium marine resin is a preaccelerated non-thixotropic epoxyvinyl ester based infusion resin AME 6000 INF resin is used in construction of highperformance marine composites offering
- Superior laminate strength- High heat resistance- Good surface quality- Excellent hydrolysis resistance
Typical liquid resinproperties
Property at 23 C Value Unit MethodViscosity Brookfield (5 rpm) 250 mPas ISO 2555Viscosity Cone amp Plate 250 mPas ISO 2884Styrene content 35 SFS 4864Geltime (15Norox MCP-75) 35 min D006Geltime (03NLC-10+15Norox MCP-75) 120 min D006(See Additional information)
Typical cured resinproperties
Property Value Unit MethodPostcured for 2h at 60 CTensile Strength 81 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 35 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 42 ASTM D-638Flexural Strength 131 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 37 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 79 C ASTM D-648 Postcured for 2 hours at 138 C Tensile Strength 89 MPa ASTM D-638Tensile Modulus 37 GPa ASTM D-638Tensile Elongation 35 ASTM D-638Flexural Strength 137 MPa ASTM D-790Flexural Modulus 38 GPa ASTM D-790Heat Deflection Temperature 124 C ASTM D-648
Application and use AME 6000 INF resin is especially recommended for marine applications using theinfusion process AME 6000 INF is designed as a premium resin for highperformance off-shore motor and sailing yachts that remain in the water for anextended period of time
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 1 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
57
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
Certificates andapprovals
AME 6000 INF premium marine resin complies with Lloyds Register of Shippingrules for construction of small crafts
Additional information For more information on curing characteristics of AME 6000 INF infusion resin andadjustment of inhibitor (NLC-10) and peroxide (MCP-75) levels for optimal curingplease contact your Ashland representative
Handling and storage It is highly recommended that all material is stored at stable temperature under 20C preferably indoors and away from sunlight Prolonged storage outside ofrecommended conditions can influence liquid resin properties like viscosity and geltime It is also strongly recommended to mix resin thoroughly before use Shelf lifeof AME 6000 INF is three (3) months
Notice All information presented herein is believed to be accurate and reliable and isoffered solely for your consideration investigation and verification The informationis not to be taken as an express or implied warranty or representation for whichAshland assumes legal responsibility Any warranties including warranties ofmerchantability or non-infringement of intellectual property rights of third partiesare herewith expressly excluded
Since the users product formulations specific use applications and conditions ofuse are beyond the control of Ashland Ashland makes no warranty orrepresentation regarding the results which may be obtained by the user It shall bethe responsibility of the user to determine the suitability of any of the productsmentioned for the users specific application
Ashland requests that the customer reads understands and complies with theinformation contained herein and the current Material Safety Data Sheet
More information EUROPEAN HEADQUARTERSCNumancia 185 8ordm 1a08034 BarcelonaSPAIN Phone +34 93 206 51 20Fax +34 93 204 13 02
Ashland is committed to continuous evolution oftechnology and service solutions that promote health safetyand environmental protection around the world
reg Registered trademark and trade trademark of Ashland Inc Registered service mark of the American Chemistry Council
copy Ashland Inc All rights reserved
AME 6000 INF Document 716-1 v1 Approved 2005-8-9 Page 2 (2)
AMEreg 6000 INF Premium Marine Resin Infusion
58
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59
SELCOM SRL via della Torre n 17 31010 FREGONA (TV) ITALY phone +39 0438 585166 modem fax +39 0438 585172 manual fax +39 0438 916049
cap soc EURO 10149000 cod fisc e pi IT 02369430265 trib Treviso n 33642 reg soc cciaa Treviso n 206094 M estero TV 028944 E-mail infoselcom-srlcom
MULTIAXIAL TECHNOLOGY (NCF) unidirectional amp stitched multiaxial fabrics in glass carbon aramid and hybrids for the composite industry internet wwwselcom-srlcom
TYPE APPROVED PRODUCT ndash CERTIFICATE NO K-4015
Confidentiality Statement The information data and charts embodied in this Technical Data Sheet (TDS) are strictly confidential and are supplied on the understanding that they will be held confidentially and not disclosed to third parties without the prior written consent of Selcom srl with registered office in 31010 Fregona (TV) ITALY-Via Della Torre no 17 ndashFor further info please contact Selcom srl at infoselcom-srlcom or fax to no +39 0438 58 51 72 91 60 49 SELCOM Srl is a weaver of technical textiles from continuous filaments (rovings) All information supplied by or on behalf of SELCOM Srl in relation to its products whether in the nature of data recommendations or otherwise has been given in good faith and in compliance with technical and commercial information supplied by raw materials (fibre) manufacturers All information aforementioned are supported by its own experience and believed reliable but SELCOM Srl declines all responsibility in respect of the application processing ore use of the aforementioned information or any consequence thereof The buyer undertakes all liability in respect of the application processing or use of the aforementioned information or product whose quality and other properties he shall verify or any consequence thereof SELCOM Srl believes that it is the user that shall determine the suitability of a product for its end-use and the user that assures all liability in connection therewith M10-1-02DOC Ed01-Rev00-120510
Technical Data Sheet
PRODUCT NAME UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1200M1200M1200M100100100100 Unidirectional fabric 0ordm in ldquoErdquo glass
Codice 01111001200
Characteristics for fabric lunghezza rotolo - standard roll length mtl 50 plusmn 1 mtl
larghezza rotolo - standard roll width mm 1270 plusmn 10 mm
peso netto rotolo - net roll weight Kg 865 plusmn 3
tolleranza sulla grammatura mdash areal weight tolerance plusmn 3 ( plusmn 41 grmsup2 )
grammatura teorica mdash theoretical areal weight grmsup2 1358
identificazione rotolo - ident roll UNIEUNIEUNIEUNIE1200M1001200M1001200M1001200M100 tipo di legatura - knitting type tricot
filo di legatura mdash stitch yarn polyester texturated 83 tex
Characteristics for filament yarn
tipo fibra mdash type PPG Roving 2002
binder content 055 mdash 065 ( nominal )
produttore mdash manufacturer PPG Industries
densitagrave volumetrica mdash volumetric density grcmsup3 259 mdash 262
diamentro filamento mdash filament diameter microm 12 - microm 14 - microm 17 - microm 25
resistenza a trazione mdash tensile strength Mpa 1900 mdash 2400 ( ASTM D-2343 )
modulo a trazione mdash tensile modulus Gpa 69 mdash 76 ( ASTM D-2343 )
allungamento a rottura mdash elongation at break 35 - 4
Determined from resin impregnated rovings according to ASTM D-2343These informations can be used for material selection purposes only Quality Assurance Fregona ligrave 180113 Ing Giovanni Fardin
NB THIS DOCUMENT IS COMPUTER GENERATED AND ITrsquoS VALID WITHOUT SIGNATURE
angle areal weight areal weight
tolerance grmsup2 tolerance
0ordm - L4 83 8 plusmn 3
0ordm plusmn 1ordm L4 4800 - 2400 1200 plusmn 3
90ordm plusmn 1ordm L4 300 50 plusmn 3
random - L4 2600 100 plusmn 3
- - 1358 plusmn 3
layers plan texfiber
Polyester yarn
TOTAL grmsup2
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 2002
E glass PPG Roving 7864
59