Sammenhengen mellomstatisk og dynamisk utmatting i ensrettede fiberkompositter Tester og analyse av endring for dynamisk regresjonskurve av ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslaster

Abstract

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 å definere minstekrav for design, materialer, fabrikkering og installasjon av lastbærende 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. Problemområdet oppgaven tar for seg er sammenhengen mellom statisk utmatting og stigningstallet til regresjonskurven til dynamisk utmatting. Forskerspørsmålene er: “Endres den dynamiske regresjonskurven for ensrettede kompositter utsatt for ulike statiske utmattingslaster?” og “Hvis regresjonskurven endres, hva vil dette si for praktisk design i kommersielt bruk?” I rapporten er det benyttet litteratursøk for å gi teoretisk grunnlag og det er utført laboratorieforsøk for å gi svar på forskerspørsmålene. Glassfiberplatene som prøvene er tatt ut fra er produsert hos NORSAFE AS i Arendal og er laget av kommersielt tilgjengelige materialermed en industrialisert produksjonsmetode. Det er utarbeidet data og kurver for statisk og dynamisk utmatting, og forskerspørsmålene er undersøkt ved at det er utført tester der prøvene først har vært statisk belastet over en gitt tid for deretter å utsette de for dynamisk utmatting. Deretter er regresjonskurvene for henholdsvis prøver som er testet for kun dynamisk utmatting, og prøver som er utsatt for statisk belastning og dynamisk utmatting sammenlignet. Fiberinnholdet til hver av prøvene er bestemt for å begrunne avvik. Det har vært en utfordring å få gode nok prøver til å bestemme fiberinnholdet. Testene viser at det er tydelig at kapasiteten er svekket etter at materialet er utsatt for statisk belastning før dynamisk utmatting, da regresjonskurven ligger godt under regresjonskurven for prøvene som kun er utsatt for dynamisk utmatting. Stigningstallet til regresjonskurven har også en tendens til å bli brattere. For praktisk design bør det forsøkes å redusere spredning for å minske sikkerhetsfaktoren. Sikkerhetsfaktoren påvirker vekten av materialet og for å være konkurransedyktig i forhold til konvensjonelle materialer i markedet er dette en viktig faktor.