Strain rate controlled compaction characterization of e-glass fabrics and investigation of the effects of process parameters on the results

Abstract

Farklı cam elyaf tipleri üzerinde lazerle mesafe ölçüm sensörüne sahip bir Vakum İnfüzyon (VI) deneysel düzeneği üzerinde gerinim değişim hızı kontrol edilerek sıkıştırma/salma deneyleri gerçekleştirildi. Gerçek bir VI düzeneği üzerinde bir PID kontrol sistemi tasarlanarak gerinim kontrol edildi ve basınç ölçümü yapıldı. Bu yaklaşım, literatürde yer alan karakterizasyon prosedürlerine kıyasla, farklı olayların (örneğin numunenin kuruyken ıslak hale geçmesi; yükleme/boşaltma hızı; yüklemedeki üst/alt basınç limitleri; ve elyaf yerleşmesi/gevşemesi) incelenmesine ve farklı bir karakterizasyon düzeneğindense bir VI düzeneği kullanarak gerçek imalat usulünün taklit edilmesine olanak sağlar. Deneysel veriler bir viskoelastik sıkıştırma modelinin elastik ve akışkanlık unsurlarını incelemek için bir sıkıştırma modeline oturtuldu. Bu araştırmada oluşturulan veri tabanı, basınç veya gerinim değişim hızları kontrol edilerek yapılan sıkıştırma karakterizasyon deneylerinin karşılaştırılmasında ve hangi deney metodunun gerçek bir VI uygulamasındaki elyaf sıkıştırmasını temsil etmede daha uygun olduğuna karar vermekte kullanışlı bir araç olacaktır.

Strain rate controlled compaction/decompaction experiments were performed on various e-glass fabric preforms by using a conventional Vacuum Infusion (VI) experimental setup integrated with a laser displacement measurement sensor. A PID controller was designed to control the strain, and the stress was measured in an actual VI setup. Compared to the available characterization procedures in the literature, this approach allows investigating effects of different phenomena (such as dry to wet transition; rate of loading/unloading; and fabric settling/relaxation at major/minor loading) and mimicking the fabric compaction as in the actual VI setup itself instead of using a separate characterization setup. The experimental data is fitted with a compaction model to investigate the elastic and viscous components of a viscoelastic compaction model. The database constructed in this study will be useful for the comparison of pressure and strain rate controlled compaction characterization experiments; and decide on which approach is more appropriate to represent the fiber compaction in VI.