tt trä/epoxi - aminats konstitutiva egenskaper Projektuppgift i kursen Tiämpad Håfastetsära 4C7 4p VT 000 Av oc Handedare: Peter Gudmundson
Sammanfattning Praktiska prov ar gjorts i syfte att estämma ett trä/epoxi-aminats konstitutiva egenskaper. De experimentea metoder, som användes var dragprov samt fyrpunktsöjprov. n gäande materiamode för de oika ingående materiaen i aminatet gjordes, oc utifrån den eräknades de teoretiska konstitutiva egenskaperna. Laminatet ar sedan jämförts med ett konventionet ruksmateria vid kanotkonstruktion. Träaminatet visade sig a goda egenskaper i träfierriktningen i jämförese med vinyesterpasten, emedan aminatet ar etydigt sämre egenskaper 90 grader mot fierriktningen. Det dimensionerande kriteriet vid konstruktion av kanoten ir atså krafterna, som aminatet ska ta upp 90 grader från fierriktningen. ramtagna materiadata a ager väv, ager väv, t tvärs firerna, m med firerna Tae. Prov mot firernas riktning Provnamn M,max (Nm),öj(GPa),drag(GPa) R m (MPa) s (MPa) r B (mm) e B (%) at_4,7 5,7, 9 4 67 0,79 at_6 5,6 5,6,5 5 44 0,77 t_4,8 8,4,5 09 76,4 t_6, 7,9,5 7 59 448 0,7 Tae. Siffrorna avser prov i firernas riktning Provtyp M,max (Nm),öj(GPa),drag(GPa) R m (MPa) s (MPa) r B (mm) e B (%) am_4 8,6,5,7 04 05 58,6 am_6 7,5 9,9 5, 9 87 0,7 m_4 8,0 9,9 4, 9 40 56,57 m_6 9,,9 5,4 4 7 45,5 Jämförese av specifika åfasteter oc styveter mean träaminatet oc gasfier/vinyester-past, dessa värden ska ses som en ungefärig uppskattning. en anger (värdet för träaminatet / värdet för pasten). Dessa värden kan tokas, som att pastmateriaet måste vara den angivna kvoten gånger tyngre för att uppnå samma styrka i åfastet eer styvet. Tae. Specifika åfasteter oc styveter mean träaminatet oc gasfier/vinyester I träets fierriktning Mot träets fierrikning Drag-åfastet 0,5 Drag-styvet 0,5 Böj-åfastet 7,5 Böj-styvet 70 0
Inneåsförteckning Inedning.4 Bakgrund....4 Proemeskrivning.. 4 Amän akgrund om trä/epoxi aminat...5 ördear med epoxi. 5 Va av träsag..5 Täckväven...5 Materiamode....6 Tiverkningseskrivning...7 Data för aminatkomponenter...7 Dragprov.....8 Utförande 8 Provkroppar 9 Utvärdering.9 Bestämning av eastiska parametrar 9 yrpunkts öjprov.0 Utförande..0 Utvärdering... ekäor oc osäkereter Dragprov... Böjprov. Materiaet.. Mätutrustningen Teoretisk estämning av -moduen (drag)... Teoretisk estämning av -moduen (öj)..... 5 Provresutat...7 Jämförese emean teoretiska oc experimentea -moduer.....6 Specifika åfasteter oc styveter..8 Jämförese mean trä/epoxi oc gasfier/vinyesterpast....9 Sutsatser.......0 Referensitteratur..... Biagor Biaga, Spännings-töjningsdiagram Biaga, Jämförese av specifik öjstyvet Biaga, Jämförese av specifik öjåfastet Biaga 4, Jämförese av specifik dragstyvet Biaga 5, Jämförese av specifik dragåfastet
Inedning Som examination i kursen Tiämpad Håfastetsära ska ett projekt genomföras där ett proem med verkigetsanknytning ska ösas. Projektet ska redovisas i en skriftig rapport samt genom en muntig redovisning. Uppgifterna, som är av skiftande karaktär för de oika projektgrupperna tiandaås av oika företag. Bakgrund Arvika Båtproduktion KB i Arvika tiverkar kanoter av ett granträaminat. öretaget ar ämnat önskemå ti institutionen för åfastetsära KTH, om att få jäp med estämning av materiadata, samt att få en edömning av om aminatet är jämförart med ett konventionet kanotmateria i past. Arvika Båtproduktion ar tiandåit provitar av träaminatet med tjockekarna 4,5 mm oc 6 mm. Proemeskrivning Proemet går ut på att med jäp av experiment undersöka materiaets egenskaper. Detta kan göras genom utförande av dragprov oc fyrpunkts öjprovning. Genom provning kan man undersöka easticitetsmodu, rottgräns oc öjstyvet. Trä är anisotropt, viket inneär att egenskaperna inte är ika i aa riktningar. Störst åfastet ar träet i firernas riktning oc kenast är det tvärs fierriktningen. Därför är det ämpigt att materiaet undersöks i åda fierriktningarna. De materiadata, som är aktuea att undersöka, är aminatets easticitetsmoduer oc rottspänningar i drag oc öjriktning. Dessa parametrar kommer att tas fram med jäp av dragprov oc fyrpunkts öjprov i aoratoriet vid insitutionen för åfastetsära på KTH. 4
Amän akgrund om trä/ epoxi-aminat Trä är ett materia, som ar använts för åt oc kanotygge i många år. Det finns fera fördear med att använda trä. n av de största fördearna är att trä är mycket starkt i fierriktningen oc därmed vä ämpat för ånga smaa konstruktioner, samt att det är ätt att forma. Ytterigare fördear är att det fyter, isoerar mot kya oc värme, oc att det är föråandevis iigt. Iand nackdearna kan nämnas att trä sväer oc krymper när fuktigeten ändras,viket gör det svårt för imfogar oc yteanding att åa, samt att mikroorganismer under gynnsamma fö r- åanden dvs. fukt, värme oc gott om syre äter upp träfirerna. ördear med epoxi Träets nackdear kan ti stor de eimineras med jäp av skyddande skikt av epoxi. Om man täcker ett anta iopimmade trärior med ett skikt av t ex. gasfierväv oc epoxi så indras fukten att tränga in i samma grad oc mikroorganismerna dör av syre oc vattenrist. Samtidigt uppör träets röreser pga. fuktiget, epoxin överappar eventuea gipor, det ir styvt oc sagtåigt. Vid kontakt med tex. en vass sten så uppstår endast en oka repa i epoxin. Är ytan däremot av tex. poyester, så uppstår ätt krackeeringssprickor, som med tiden eder in vatten i aminatet. Dock måste väven a en viss grad av easticitet för att kunna föja träets röreser samtidigt som det ska ge en styv konstruktion. Va av träsag Gran är det asout vanigaste träsaget, som används. Anedningen är att det ger störst styrka i föråande ti vikten. Vid tiverkning av träriorna ör kvistar undvikas. Därför används så kaad kvistfri gran, dvs. gran, som ar växt upp så tätt att den nedre deen av stammen inneåer inga eer få kvistar. Täckväven Täckväven som används kan vara av tex. gasfier, kevar eer kofier. Den ska uppfya tre syften: Det är den som ger kanoten sin styrka i tvärskeppsed i stäet för de spant som traditionet används. Den ska ida ett ska som fördear ut krafter oc skydda träytan mot repor. Den ska tisammans med epoxin ida ett vattentätt skikt. Kevar oc kofier är ättare oc ar ättre fierstyrka men är svårare att antera oc kostar mer än gasfier. Kofier ar dåig sagtåiget oc ämpar sig därför ej för tiverkning av rukskanoter. Om dessutom syftet är att evara träets färger så är den gua kevaren oc den svarta kofiern knappast aktuea att använda. Därför är gasfier den vanigaste väven att använda ti träaminatet. 5
Materiamode Laminatet estår av en kärna av granträrior som är iopimmade med träim. Kanterna är rundade så att de passar in i varandra. På varje sida igger en, aternativt två, gasfiervävar som är fastimmade med epoxi. Skiktet med gasfier/epoxi är ca 0,5 mm tjockt på envävsvarianten oc ca 0,5 mm på tvåvävsvarianten (se figur ). poxi Gasfier Granträrior 0,5-0,5mm igur. Tvärsnitt av aminatet, mot firernas riktning. R,5 mm 4,5-6mm 0-5,4m 9 mm igur. Måtten på riorna som används. Riorna kan variera i ängd ganska mycket. Detta är en förde, eftersom då eöver itarna, som används inte a samma ängd som ea kanoten. De mått som är konstanta för de oika tjockekarna är redden (9 mm) oc rundningsradien (,5 mm) i fram oc akkant (se figur ). 6
Tiverkningseskrivning fter det att granträriorna sågats ti rätt dimension skarvas de iop med träim. Därefter sipas de två ytorna med sippapper 80 så att de ir jämna oc ite uppruggade. På den sipade ytan äggs ett ager gasfierväv oc därefter appiceras epoxin. I oc med att den epoxi som används är tunnfytande oc ar en earetningstid på 40 min så går det ra att stryka på epoxin efter det att väven agts ut. Den inner et tränga igenom väven oc in i träet. Det finns även en variant där dua ager med fierväv äggs på åda sidor. poxin ar en rottöjning på,5 % viket är fördeaktigt eftersom det ger aminatet en viss fexiiitet oc smidiget. Data för ingående aminatkomponenter tiverkat av Arvika Båtproduktion KB Träsag: Kvistfri gran från Arvikatrakten i ängder 0-5,4 m Bitarnas redd: 9 mm Rundningsradie konvex oc konkav kant:,5 mm Tjockek: 4,5-6 mm Lim: Bostic PVA träim 70 Gasfierväv: Hexce 09 Twiväv 6g/m poxi: NM75 (Nis Mamgren, Yttery), Densitet 098kg/m, Tryckåfastet enigt ISO R604 : 90 MPa Dragåfastet enigt ISO 57 : 56 Mpa -modu drag enigt ISO 57 :,5 Gpa Brottöjning enigt ISO 57 :,5 % Vattenasorption enigt ISO 64H : 0,5% 7
Dragprov Dragprov utförs för att estämma närmevärden av parametrar på aminatet. Det är av typen: samand mean spänningar oc töjningar, easticitetsmodu, oc gränsvärden som rottgräns R m. Utförande n kropp med konstant tvärsnitt förängs gradvis i sin ängdriktning. örängningen åstadkoms av omogen normaspänning vid ändytorna. Ändytorna antas vara skjuvspänningsfria. Den resuterande kraften som funktion av förängningen mäts upp. ventuet mäts även tvärsnittens defo r- mation oc förängning efter rott mean vissa punkter på provkroppen. Töjningen mäts på provkroppen med dua extensiometrar. Dragprovmaskinen ska medge drageastning utan stötar, med varierande astigeter. Inom fö r- söksängden ska töjningsastigeten igga mean 0.05 %/s oc 0.5 %/s i det eastiska området. Varje aväsning av den påagda provkraften ska igga inom en femargina av en procent av den påagda kraften. Tidigare användes rent mekaniska oc mekaniskt-optiska givare. Numera används givare med eektrisk utsigna företrädesevis. Träaminaten eastades med en servoydraisk dragprovmaskin MTS 0 kn i åfaet. Som eektronisk styrenet användes Instron pus 800, fyra kanaer användes för att sama indata. De data som mättes var i respektive kana:. Tid. Kovförskjutning. Töjning 4. Kraft igur. Servoydraisk dragprovmaskin MTS 0kN med styrenet Instron pus 800. 8
Provkroppar De ideaa randvikoren kan givetvis inte exakt uppnås i verkigeten. ör att komma verkigeten så nära som möjigt, överförs kraften från uvudet via en mjuk övergång (radie) ti den kenare deen där mätningen utförs, radien på de aktuea provstavarna var 0 mm. Långa provstavar är att föredra så spänningsvariationer över tvärsnittet utjämnas i möjigaste mån, den aktuea ängden var 60 mm. Bredden på provstavarna vades ti,5 mm (se fig 4 nedan). Många provkroppsutföranden ar faststäts i nationea oc internationea standarder, se ti exempe svensk standard SS 00. L60.5 Utvärdering igur 4 provstav Det uppmätta samandet mean kraft oc förängning skaas så att ett spänning-töjningssamand erås. Därvid divideras kraften med den ursprungiga tvärarean, S 0, oc teknisk spänning erås. örängningarna divideras med ursprungig mätängd L 0 oc teknisk töjning erås. Vid utvärdering av ett standardprov tas ingen änsyn ti att tvärsnittsarean minskar. Den sanna spänningen definieras som resuterande kraften dividerat med tvärarean. Det vi säga att det korrekta medevärdet av den okaa spänningen i tvärsnittet underskattas. Men den okaa areaförändringen är så pass iten i detta fa, ty materiaet är tämigen sprött. n approximation att den tekniska spänningen är ika med den verkiga spänningen kan med ättet göras oc en enkare mätmetod kan användas. Bestämning av eastiska parametrar asticitetsmoduen är ett mått på spännings-töjningskurvans utning i materiaets eastiska området. ε Mätning av den tekniska spänningen fås ur den uppmätta ursprungiga tvärsnittsytan, oc då detta materia, som sagts tidigare, ar ett sprött uppträdande med mycket små deformationer innan rott så kan max teknisk spänning sättas ika med rottspänningen i detta fa. max R m A 0 9
yrpunkts öjprov Böjprov är i jämförese med drag- oc tryckprov, en reativt outnyttjad metod för att estämma ett materias konstitutiva egenskaper. I svensk standard står ti exempe inget nämnt om öjprov i detta sammanang. Drag oc tryckprov ger en mer genere eskrivning av materiaets konstitutiva egenskaper, spänning oc töjning är direkt givna utan några omskrivningar oc antaganden om materiaets eteende. Vid öjprov måste spännings- töjningssamandet vara känt för att en anays ska kunna göras på materiaet. I kortet kan sägas att öjprov ger materia-konstanter, inte det konstitutiva eteendet. Men det finns ändå anedning att ägna öjprovet en de uppmärksamet. n sådan anedning är att oika materia eter sig annorunda vid öjeastning än när de är utsätts för drageastning. Utförande I de genomförda proven ar de två mittersta krafterna agts på med ett meanrum på 80 mm. De två yttre stöden ade ett inördes avstånd på 00 mm. Proviten är fritt uppagd på ruar så inga störande tvärkrafter ska påverka provet. Träaminatet öjdes med.4 MTS 00 kn pressen i åfaet, se fig 5 nedan. Pressen ar föjande data : Maxima statisk ast: +/- 00 kn Maxima dynamisk ast: +/- 00 kn Maxima kovrörese: +/- 5 mm Maxima provöjd: ca 000 mm Som eektronisk styrenet användes Instron pus 800, fyra kanaer användes för att sama in data. De data som mättes var i respektive kana:. Tid. Kovförskjutning. Utöjning 4. Kraft igur 5. yrpunkts öjprov 0
Utvärdering I de genomförda proven ar det antagits att det råder ett konstant öjmoment mean de två mittersta punktasterna. Samt att tvärkraften är no inom samma område. örskjutningsradien me - an stöden är också konstant vid eastisk deformation. örskjutningen δ i figuren nedan mäts oc kaas för piöjden. Ur kända eementarfa oc geometriska samand kan materiadata räknas fram. 60 R d 60 [mm] L80 igur6. Principskiss av fyrpunktsöjprov Max öjmoment: M max ås ur moment-töjningsdiagrammets maxvärde. Maxöjradie: R δ 40 + δ R 40 R δ ( δ ) Brottöjning: e rott ε rott R -modu, : ås ur åfens eementarfa för öjda akar δ M L M L M L I 4 δ I 4 δ Brottspänning: s rott ås ur teknisk akteori
rott M W M 6 ekäor oc osäkereter Dragprov Vid dragprov finns en mängd fekäor, de enkaste oc mest påfaande är viktiga att vara vaksam mot. Provstaven kan gida i infästningen vid påäggning av asten. xtensiometrarna som mäter förängningen os proviten är fästa med eggar mot materiaet. ggarna kan gida ite vid stora töjningar os provkroppen. Om dragkraften anringas med en förskjutning e från symmetriinjen fås ett öjmoment Me i ändytorna. Detta påverkar ti exempe estämningen av easticitetsmoduen med upp ti 0% i ogynnsamma fa. Vinkefe vid inspänningen av provkroppen kan tänkas införa en rotation θ vid ändytorna, som förir konstant. Rotation ger uppov ti ett öjmoment oc öjspänningar som kröker provkroppen. När axiakrafter äggs på kommer krökningen att minska oc detta påverkar uppskattningen av easticitetsmoduen, om än ej så kraftigt. Böjprov Vid Böjprov finns det åde mätosäker oc moderister. Att mäta piöjden exakt på mitten är inte et triviat, oc viss osäkeret föreigger därmed i eräkningen av easticitetsmoduen. I uppagringen av proviten fås även små förskjutningar vid ruarna som krävs för att få aken fritt uppagd. Då dessa förskjuter sig något i ängsed ändras den totaa ängden, viket påverkar det sanna momentet i proviten. Vid reativt stora axiea förskjutningar, som i detta fa, gider även proviten ner något från sitt ursprungiga äge på ruarna, detta får som föjd att även är en ängre ängd av proviten en den ursprungiga fås. Vissa deformationer i proviten sker då ruarna trycker mot proviten, detta edet ti att den sanna piöjden påverkas något negativt. Materiaet Vissa stokastiska avvikeser finns i materiaet sjävt. Trä i sig är ett anisotropt materia som ar variationer i sin struktur, okat kan materiaet uppvisa et andra egenskaper än provitens medeegenskaper. Även sammansättningen av gasfierväven oc epoxin ar vissa variationer i föråande ti varandra i voym över provitens ängd, detta kan i ogynnsamma kominationer med träets avvikeser få avariga konsekvenser eträffande aminatets konstitutiva egenskaper. Toeranserna os provitarnas tjockek är mycket grova oc tjockeken varierar kraftigt över provängden os vissa itar, detta får som konsekvens att ett medevärde oc ett antagande om provkroppens tvärsnitts area måste tas fram. Detta påverkar naturigtvis de eräknade materiaege n- skaperna, som ir något konservativa. Materiaet går som ekant sönder oc karaktäriseras av provitens vekaste stäe, inte nödvändigtvis vid samma tvärsnittsyta som använts i eräkningen. Mätutrustning De mätinstrument som använts ar naturigtvis också vissa osäkereter, men dessa är i detta sammanang så små jämfört med materiaets oc andavandets inverkan. Genom att använda dua motstående extensiometrar oc medevärdesida töjningen, nås mycket små mätfe vid dragprovet.
Teoretisk estämning av -moduen (drag) ör att få en jämförese ti de experimentet framtagna -moduerna görs en uppskattning av materiaets easticitetsmodu (-modu). Vid eräkningen görs ett anta antaganden. Andeen epoxi oc gasfierväv är ungefär 50/50. Då vävens trådar är fätade med en vinke på 90 grader i föråande ti varandra så inneär det att 50 procent av firerna kommer att ta upp ast, dvs. de firer som är i drag eer öjriktningen. Med dessa antaganden samt med vetskap om gasfier/epoxi- agrets tjockek så kan en uppskattning av aminatets -modu enket göras. t t / igur 7. Principskiss av de oika aminatskikten. Om träets tjockek är t ( ) i aminatet skrivas: oc gasfier/epoxi skiktens totaa tjockek är t kan totaa spänningen t + t () t + t där är spänningen är i gasfier/epoxi skiktet oc är spänningen i träkärnan. Hookes ag : ε () där är aminatets easticitetsmodu oc ε töjningen. Om töjningen (ε ) antas vara ika i de oika aminatskikten så kan man med Hookes ag oc genom insättning av de oika skiktens -moduer skriva : t t där aminatets -modu : + + t t t t + + t t ε () t + t t + t (4) Gasfier/epoxi aminatets -modu ( ) deas i sin tur upp i två dear, en för epoxin ( epoxi ) Oc en för gasfier ( gas ).
Insättning i forme (4) ger: gas t gas t + gas epoxy + t t epoxy epoxy + t trä + trä t trä (5) Med vetskap om -moduerna oc tjockekarna för aminatets komponenter kan en teoretisk - modu för aminatet estämmas. öjande värden används: gas 70 GPa epoxi,5 GPa trä,med GPa Tjockeken på epoxin antas vara /4 av gasfier/epoxi-skiktet totaa tjockek. Gasfirerna som tar upp ast utgör en fjärdede av skiktets tjockek d.v.s. de firer som igger i dragriktningen. t t gas t/4 igur 8. Principskiss av gasfier/epoxi- skiktet. Gasfierväven är fätat med en vinke på 90 grader viket inneär att 50% av gaset tar upp ast. 4
Teoretisk estämning av -modu (öj) ör estämning av -moduen i ett aminat som utsätts för öjning används föjande samand: + 4 t 4 t + t t trä trä gas epoxy trä, med (6) där t trä är träets tjockek oct är totaa tjockeken för aminatet. t trä t igur 9. Tjockekarna som används i forme (6) Vid eräkningarna sätts gas 70 GPa, epoxi,5 GPa, trä,med GPa 5
Provresutat Vid anays av data från drag- oc öjprov kan ett anta parametrar estämmas (se tae & ), dock måste det eaktas att avvikeser kan ske. Des på grund av osäkereter i mätningarna men även variationer i träet. Det ar inte gjorts tiräckigt många prov för att statistiska variationer i träet ar kunnat undersökas. Därför ska de framtagna värdena endast ses som någon form av riktvärden. Taeen visar sammanstäning av värden för: Max öjmoment M,max [Nm] -modu,öj,öj [GPa] -modu,drag,drag [GPa] rottspänning,drag R m [MPa] rottspänning öj. [MPa] rottradie B [mm] rottöjning ε B [%] Tae. Prov mot firernas riktning, a väv, väv, 4 oc 6 anger tjockeken Provnamn M,max (Nm),öj(GPa),drag(GPa) R m (MPa) s (MPa) r B (mm) e B (%) at_4,7 5,7, 9 4 67 0,79 at_6 5,6 5,6,5 5 44 0,77 t_4,8 8,4,5 09 76,4 t_6, 7,9,5 7 59 448 0,7 Tae. Prov i firernas riktning, a väv, väv, 4 oc 6 anger tjockeken Provtyp M,max (Nm),öj(GPa),drag(GPa) R m (MPa) s (MPa) r B (mm) e B (%) am_4 8,6,5,7 04 05 58,6 am_6 7,5 9,9 5, 9 87 0,7 m_4 8,0 9,9 4, 9 40 56,57 m_6 9,,9 5,4 4 7 45,5 6
Jämförese mean teoretiska oc experimentea -moduer De teoretiska -moduerna är eräknade för itar i träets fierriktning. Därför är det ara aktuet att göra jämföreser med motsvarande provitar. Anedningen ti att de skijer kan ero a på osäkereter i mätningarna, ojämneter i träet oc osäkereter i uppskattningarna som gjorts i de teoretiska eräkningarna. Tae. -modu,drag i fierriktningen Provnamn teoretisk,drag (GPa) experimente,drag (GPa) Skinad (%) Am_4.0.7 6 Am_6.7 5.7 Bm_4.7 4. Bm_6. 5.4 Tae 4. -modu,öj i fierriktningen Provnamn teoretisk,öj (GPa) experimente,öj (GPa) Skinad (%) Am_4,4,5 8 Am_6,9 9,9 5 Bm_4 4,8 9,9 6 Bm_6 4,,9 8 Avvikeserna mean de framräknade oc uppmätta -moduer är störst i öjriktningen. Det kan troigtvis ero på att det vid fyrpunkts öjprovning är svårt att få mätningarna exakta. Des kan ruarna tryckas ner ite i materiaet viket ger en mindre nedöjningen än den verkiga, viket i så fa ger en ögre -modu. Sedan kan man få en feaktig nedöjning om pispetsen (givaren som mäter nedöjning) sitter ite snett. Då ir konsekvensen också att man får en ögre -modu än den verkiga. 7
8 Specifika åfasteter oc styveter ör att få en uppfattning om granträaminatets egenskaper jämfört med ett konventionet kano t- materia så är det ämpigt att jämföra materiaens specifika åfasteter oc styveter. Materiaet som träaminatet jämförs med är en kontinuerig matta gasfier 6,7 % (voym) oc vinyester. Drag m figur 0. Specifik dragåfastet : ε ; Specifik dragstyvet : Böjning 6 ; 6 M M igur. M M m 6 6 Specifik öjåfastet : Specifik styvet: 4 P I P δ m Specifik öjstyvet: M M
Jämförese mean trä/epoxi oc gasfier/vinyesterpast ör att få en uppfattning ur ra träaminatet är jämfört med ett kanotmateria av past kan dess specifika åfasteter oc styveter jämföras. n kontinuerig matta gasfier 6,7% (voym) oc vinyester ar föjande materiadata: Tae 5. Materiadata för gasfier/vinyesterpast. Gas/Viny Drag 4Punkts-Böj -modu,7 GPa,8 GPa s rott 06 MPa 60 MPa e rott,7%,85% r 600 kg /m 600 kg / m Vid jämföresen används en uppskattad densitet för träaminatet på 460 kg/m. Jämförese av specifika åfasteter oc styveter mean träaminatet oc gasfier/vinyesterpast. Dessa värden ska ses som en ungefärig uppskattning. en anger (värdet för träaminatet / värdet för pasten). Dessa värden kan tokas som att pastmateriaet måste vara den angivna kvoten gånger tyngre för att uppnå samma styrka i åfastet eer styvet. Tae 6. Jämföresekvoter mean träaminatets oc gasfier/vinyesterpastens specifika åfasteter oc styveter. Drag-åfastet Drag-styvet Böj-åfastet Böj-styvet I träets fierriktning 7 70 Mot träets fierrikning 0,5 0,5,5 0 9
Sutsatser Träaminatet ar goda egenskaper i fierriktningen oc står sig mycket vä, om inte ättre, än konventionea materia. I fierriktningen uppvisade materiaet mycket goda egenskaper åde i drag- oc öjproven. I dragproven uppvisade träet en tendens att skapa mikrosprickor som fortpantade sig oc ti sut, efter tiräkigt ög ast, fick aminatet ett uppträdande som enart iknade gasfier/epoxi skiktets förväntade egenskaper. Träkärnan spricker atså gradvis oc koapsar ti sut. Tvärs fierriktningen ar detta uppträdande ett särskit tydigt föropp, då träets firer dear på sig. Ur spänningstöjningsdiagrammet ses att materiaet ar två injära områden med oika utning. Detta eror av ovanstående fenomen med sprickidning under påäggning av asten. Den intressanta easticitetsmoduen för dimensionering torde vara den första av de två, viket representerar ea aminatet, medan den senare utningen vid ögre ast representerar gasfier/epoxi skiktets egenskaper (se iaga ). Genom dimensionering mot den första easticitetsmoduen fås även en säkeret mot averi. Genom en optima orientering oc dimensionering av materiaet kan förmodigen stora viktesparingar göras gentemot konventionea materia. ör att uppnå samma egenskaper som aminatet med ett konventionet materia, kommer ti exempe konstruktionen att väga cirka sjuttio gånger mer med avseende på specifik öjstyvet (/ )~m i träets fierriktning, respektive tjugo gånger mer vid nittio grader från träfierriktningen (se iaga ). Vid en studie av den specifika öjåfasteten (/ )~m så kommer konstruktionen att vara sju gånger, eer 700% tyngre med fierriktningen, oc cirka 50% mer massa tvärs fierriktningen (se iaga ). Jämföreser vid drag visade på mer jämördiga föråanden mean de åda materiaen. Vid studie av den specifika dragstyveten i föråande ti massan (/)~m, visade sig aminatet vara cirka fyra gånger ättare i fierriktningen. Medan tvärs firerna var gasfier/vinyester andningen ättare, cirka 50% ättare (se iaga 4). Specifika dragåfasteten (/)~m jämfördes också med avseende på massan. Gasfier/vinyester var nästan due så tungt som aminatet i aminatets fierriktning, men tvärs fierriktningen krävs endast cirka 50% av aminatets massa för gasfier/vinyester att uppnå samma egenskaper. Av detta ses att aminatet som tidigare sagts ar goda egenskaper i vissa avseenden, oc om konstruktörerna aretar medvetet med dessa kunskaper kan mycket goda resutat förmodigen nås. Genom att förstärka de dear ti exempe sittrunnen som utsätts för större punkt krafter, i tvärsed för firerna, vid i oc ur stigning ur kajaken. 0
Referensitteratur Sundström B naxiga proem Teknisk akteori Håfastetsära KTH, (99). Roand. Gison Principes of composite Materia mecanics McGraw-Hi, (994). Sundström B Handok oc formesaming i åfastetsära Institutionen för åfastetsära, (998).