Moisture effects on the strains developed in garden chair components made of composite materials

Autor/autori: Camelia CERBU

Rezumat: În acestă lucrare, se analizează efectele umidităţii asupra unor componente fabricate din materiale compozite pe bază de fibre de sticlă şi răşini sintetice din structura unui scaun pentru grădină sau terasă. Unele materiale compozite implicate în studiu, conţin făină de lemn. În acest scop, se vor utiliza datele experimentale obținute prin încercări mecanice, care se referă la efectele umidităţii asupra degradării caracteristicilor mecanice (modulul E, tensiune normală σe la limita de elasticitate) în cazul a trei materiale compozite: sticlă-E / poliester Heliopol 8431 ATX; sticlă-E / epoxi LY 554; sticlă-E / făină de lemn / epoxi. Se propune un model numeric al structurii de scaun de grădină pentru analiza atât a stăriii de tensiuni cât şi a stării de deformaţie care se dezvoltă în timpul solicitării mecanice. S-a considerat cazul de încărcare în care 75% din greutatea corpului este uniform distribuită pe placa de şezut în timp ce 25% din greutate este distribuită pe spatarul scaunului. Se analizează comparativ rezultatele privind deplasarile, atât în cazul materialelor compozite nedegradate cât şi în cazul materialelor compozite degradate după expunerea de lungă durată în mediu cu umiditate ridicată. Se poate observa că, reducerea modulului de elasticitate E din cauza absorbţiei de umiditate, conduce la creşterea deplasărilor în componentele scaunului fabricate din materiale compozite. În final, articolul recomandă utilizarea materialelor compozite pe bază de răşină poliesterică Heliopol 8431 ATX deoarece caracteristicile mecanice ale unui astfel de material variază puţin după menţinere îndelungată în mediu umed

Cuvinte cheie: material compozit, umiditate, tractiune, incovoiere, simulare

Abstract: In this work, one analysis the effects of the moisture on some components made of composite materials based on glass fibres and synthetic resins, from the structure of a chair for garden or terrace. Some composite materials involved in study contain wood flour. With this purpose in view, it will be used the experimental data previously determinate, that refers to the effects of the moisture on the degradation of the mechanical characteristics (modulus E, normal stress σe at the elastic limit) in case of three composite materials: E-glass / polyester Heliopol 8431 ATX; E-glass / epoxy LY 554; E-glass / wood flour/ epoxy. One proposes a numerical model of structure of the garden chair for the analysis of the both stress state and strain state that develop during the mechanical loading. It was considered the case of loading for which 75% of the weight of the body is uniformly distributed on the seat plate while 25% of weight is distributed on the seatback of the chair. One comparatively analyses the results concerning the deflections, both in case of undamaged composite materials and damaged composite materials after long-time exposure in environment with high humidity. One may remark that the decreasing of the Young’s modulus E due to the moisture absorption, leads to the increasing of the deflections in components of the chair made of composite materials. Finally, the paper recommends the using of the composite materials based on polyester resin Heliopol 8431 ATX because the mechanical characteristics of such as material change a little after long-time soaking in humid environment

Keywords: composite material, humidity, tensile, bending, simulation

DOWNLOAD PDF