The world of materials Composite Materials - cahaya...

08/09/2015

1

Composite Materials

Nurun Nayiroh, M.Si

Pertemuan ke-1

The world of materials

PE, PP, PC

PA (Nylon)

Polymers,

elastomersButyl rubber

Neoprene

Polymer foams

Metal foams

FoamsCeramic foams

Glass foams

Woods

Natural

materialsNatural fibres:

Hemp, Flax,

Cotton

GFRP

CFRP

CompositesKFRP

Plywood

Alumina

Si-Carbide

Ceramics,

glassesSoda-glass

Pyrex

Steels

Cast irons

Al-alloys

MetalsCu-alloys

Ni-alloys

Ti-alloys

Introduction• A Composite material is a material system composed of two or more

macro constituents that differ in shape and chemical composition

and which are insoluble in each other. The history of composite

materials dates back to early 20th century. In 1940, fiber glass was

first used to reinforce epoxy.

• Advantages– High strength and stiffness

– Low weight ratio

– Material can be designed in addition to the structure

• Applications:

– Aerospace industry

– Sporting Goods Industry

– Automotive Industry

– Home Appliance Industry

Pengertian Komposit

�Komposit merupakan kombinasi dari dua

material atau lebih yang memiliki fasa yang

berbeda menjadi suatu material baru yang

memiliki properti lebih baik dari keduanya.

� Jika kombinasi ini terjadi dalam skala

makroskopis maka disebut sebagai komposit.

� Jika kombinasi ini terjadi secara mikoroskopis

(molekular level) maka disebut sebagai alloy

atau paduan.

08/09/2015

2

Berikut ini adalah tujuan dari dibentuknya

komposit, yaitu sebagai berikut:

• Memperbaiki sifat mekanik dan/atau sifat

spesifik tertentu.

• Mempermudah design yang sulit pada

manufaktur.

• Keleluasaan dalam bentuk/design yang

dapat menghemat biaya

• Menjadikan bahan lebih ringan

Penyusun KompositKomposit pada umumnya terdiri dari 2 fasa: Matriks dan

Reinforcement/Filler/Fiber

1. Matriks• Matriks adalah fasa dalam komposit yang mempunyai bagian atau

fraksi volume terbesar (dominan).

• Matriks mempunyai fungsi sebagai berikut :

a) Mentransfer tegangan ke fasa yang lain (serat).

b) Membentuk ikatan koheren, permukaan matrik/serat.

c) Melindungi fasa serat dari lingkungan.

d) Memisahkan serat.

e) Melepas ikatan.

f) Tetap stabil setelah proses manufaktur.

• Classification: MMC, CMC, PMC

metal ceramic polimer

2. Reinforcement atau Filler atau Fiber

• Salah satu bagian utama dari

komposit adalah reinforcement

(penguat) yang berfungsi sebagai

penanggung beban utama pada

komposit.

• Merupakan fasa terdispersi yang

tujuannya untuk mempertinggi

sifat fasa matriks.

– MMC: increase σy, TS, creep resist.

– CMC: increase Kc

– PMC: increase E, σy, TS, creep resist.

• Classification: Particle, fiber,

structural

woven fibers

cross section view

0.5mm

0.5mmReprinted with permission from

D. Hull and T.W. Clyne, An

Introduction to Composite Materials,

2nd ed., Cambridge University Press,

New York, 1996, Fig. 3.6, p. 47.

Jenis Komposit Berdasarkan

Reinforcement/Filler-nya

Large-

particle

Dispersion-

strengthened

Particle-reinforced

Continuous

(aligned)

Aligned Randomly

oriented

Discontinuous

(short)

Fiber-reinforced

Laminates Sandwich

panels

Structural

Composites

Adapted from Fig.

16.2, Callister 7e.

Gambar Ilustrasi komposit berdasarkan reinforcement-nya

08/09/2015

3

Composite Structural Organization: the design variations • Adanya dua penyusun komposit atau lebih menimbulkan

beberapa daerah dan istilah penyebutannya;

– Matrik (penyusun dengan fraksi volume terbesar),

– Fiber (Penahan beban utama),

– Interphase (pelekat antar dua penyusun),

– interface (permukaan phase yang berbatasan dengan phase

lain).

• Secara strukturmikro material komposit tidak merubah material

pembentuknya (dalam orde kristalin) tetapi secara keseluruhan

material komposit berbeda dengan material pembentuknya karena

terjadi ikatan antar permukaan antara matriks dan filler.

• Syarat terbentuknya komposit: adanya ikatan permukaan antara

matriks dan filler. Ikatan antar permukaan ini terjadi karena adanya

gaya adhesi dan kohesi.

• Dalam material komposit gaya adhesi-kohesi terjadi melalui 3 cara

utama:

– Interlocking antar permukaan → ikatan yang terjadi karena

kekasaran bentuk permukaan partikel.

– Gaya elektrostatis → ikatan yang terjadi karena adanya gaya

tarik-menarik antara atom yang bermuatan (ion).

– Gaya vanderwalls → ikatan yang terjadi karena adanya

pengutupan antar partikel.

• Kualitas ikatan antara matriks dan filler dipengaruhi oleh

beberapa variabel antara lain:

o Ukuran partikel

o Rapat jenis bahan yang digunakan

o Fraksi volume material

o Komposisi material

o Bentuk partikel

o Kecepatan dan waktu pencampuran

o Penekanan (kompaksi)

o Pemanasan (sintering)

08/09/2015

4

Properties Komposit

Sifat maupun Karakteristik dari komposit ditentukan oleh:

• Material yang menjadi penyusun komposit.

Karakteristik komposit ditentukan berdasarkan

karakteristik material penyusun menurut rule of mixture

sehingga akan berbanding secara proporsional.

• Bentuk dan penyusunan struktural dari penyusun.

Bentuk dan cara penyusunan komposit akan

mempengaruhi karakteristik komposit.

• Interaksi antar penyusun

Bila terjadi interaksi antar penyusun akan meningkatkan

sifat dari komposit.

Perbedaan Komposit dan Alloy

Perbedaan antara komposit dan alloy adalah dalam hal

sistem proses pemaduannya:

o Komposit bila ditinjau secara mikroskopi masih

menampakkan adanya komponen matrik dan komponen

filler, sedangkan alloy telah terjadi perpaduan yang

homogen antara matrik dan filler

o Pada material komposit, dapat leluasa merencanakan

kekuatan material yang diinginkan dengan mengatur

komposisi dari matrik dan filler, sifat material yang menyatu

dapat dievaluasi dan diuji secara terpisah.

1. Particulate composites

Keuntungan dari komposit yang disusun oleh reinforcement

berbentuk partikel:

a) Kekuatan lebih seragam pada berbagai arah

b) Dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan meningkatkan

kekerasan material

c) Cara penguatan dan pengerasan oleh partikulat adalah dengan

menghalangi pergerakan dislokasi.

Proses produksi pada komposit yang disusun oleh reinforcement

berbentuk partikel:

a) Metalurgi Serbuk

b) Stir Casting

c) Infiltration Process

d) Spray Deposition

e) In-Situ Process

Ukuran partikel dibedakan menjadi dua, yaitu

1)Large particle

2)Dispersion strengthened particle

a) Fraksi partikulat sangat kecil, jarang lebih dari 3%.

b) Ukuran yang lebih kecil yaitu sekitar 10-250 nm.

Partikel sebagai penguat

(Particulate composites)

Large particle�Interaksi antara partikel dan matrik terjadi tidak dalam

skala atomik atau molekular

�Partikel seharusnya berukuran kecil dan terdistribusi

merata

�Contoh dari large particle composit: cement dengan

sand atau gravel, cement sebagai matriks dan sand

sebagai partikel

08/09/2015

5

• Other examples:Adapted from Fig.

10.19, Callister 7e.

(Fig. 10.19 is

copyright United

States Steel

Corporation, 1971.)

- Spheroidite

steelmatrix: ferrite (α)

(ductile)

particles: cementite(Fe3C)

(brittle)60µm

Adapted from Fig.

16.4, Callister 7e.

(Fig. 16.4 is courtesy

Carboloy Systems,

Department, General

Electric Company.)

- WC/Co

cemented carbide

Matrix : cobalt (ductile)

particles: WC (brittle, hard)Vm:

5-12 vol%! 600µm

Adapted from Fig.

16.5, Callister 7e.

(Fig. 16.5 is courtesy

Goodyear Tire and

Rubber Company.)

- Automobile

tiresmatrix: rubber (compliant)

particles: C (stiffer)

0.75µm

(CERMET)

Concrete – gravel + sand + cement

- Why sand and gravel? Sand packs into gravel voids

Reinforced concrete - Reinforce with steel rebar or remesh

- increases strength - even if cement matrix is cracked

Prestressed concrete - remesh under tension during setting of

concrete. Tension release puts concrete under compressive force

- Concrete much stronger under compression.

- Applied tension must exceed compressive force

threaded

rodnut

Post tensioning – tighten nuts to put under rod under tension

but concrete under compression

Large Particle Composites

Desired Characteristics

• Partikelnya kurang lebih harus sama

sumbu.

• Particles should be small and evenly

distributed

• Volume fraction dependent on desired

properties

Volume Fraction

in Large Particle Composites

• Elastic modulus is dependent on the volume

fraction

• “Rule of mixtures” equation

– E- elastic modulus, V- volume fraction, m- matrix, p-

particulate

– upper bound

(iso-strain)

– lower bound

(iso-stress)

Ec = EmVm + E pVp

Ec =EmE p

EpVm + EmVp

08/09/2015

6

Rule of Mixtures

conc. of particulates

E-

matr

ix

E -

part

icula

te

* *

*

**

*

*

Upper bound

Lower bound

Actual

Values

Large-Particle Composite

Materials• All three material types

– metals, ceramics, and polymers

• CERMET (ceramic-metal composite)

– cemented carbide (WC, TiC embedded in Cu

or Ni)

– cutting tools (ceramic hard particles to cut, but

a ductile metal matrix to withstand stresses)

– large volume fractions are used (up to 90%!)

Dispersion Strengthened

Composites

• Metals and metal alloys– hardened by uniform dispersion of fine particles of a very

hard material (usually ceramic)

• Strengthening occurs through the

interactions of dislocations and the

particulates

• Examples• Thoria in Ni

• Al/Al2O3 sintered aluminum powder SAP

• GP zones in Al

2. Fiber composites

Fungsi utama dari serat adalah sebagai

penopang kekuatan dari komposit,

sehingga tinggi rendahnya kekuatan

komposit sangat tergantung dari serat

yang digunakan, karena tegangan yang

dikenakan pada komposit mulanya

diterima oleh matrik akan diteruskan

kepada serat, sehingga serat akan

menahan beban sampai beban

maksimum.

08/09/2015

7

Matriks yang dipadukan dengan fiber

berfungsi sebagai :

• Penjepit fiber

• Melindungi fiber dari kerusakan permukaan

• Pemisah antara fiber dan juga mencegah

timbulnya perambatan crack dari suatu fiber ke

fiber lain

• Berfungsi sebagai medium dimana eksternal

stress yang diaplikasikan ke komposit,

ditransmisikan dan didistribusikan ke fiber.

Matrix Phase

Requirements

• Ductile

• Lower E than for fiber

• Bonding forces between fiber and

matrix must be high

– otherwise fiber will just “pull-out” of matrix

• Generally, only polymers and metals

are used as matrix material (they are

ductile)

Fiber yang digunakan sebagai reinforced harus memiliki

syarat sebagai berikut :

a) Mempunyai diameter yang lebih kecil dari diameter bulknya

(matriksnya) namun harus lebih kuat dari bulknya.

b) Harus mempunyai tensile strength yang tinggi

Parameter fiber dalam pembuatan komposit, yaitu sebagai

berikut :

a) Distribusi

b) Konsentrasi

c) Orientasi

d) Bentuk

e) ukuranParameter fiber dalam pembuatan komposit

08/09/2015

8

• Proses produksi pada fiber-carbon yaitu

sebagai berikut :

1. Open Mold Process

a. Hand Lay-Up

b. Spray Lay-Up

c. Vacuum Bag Moulding

d. Filament Winding

2. Closed Mold Process

a. Resin Film Infusion

b. Pultrusion

a. Short(discontinuous) fiber reinforced composites

Aligned Random

b. Continuous fiber (long fiber) reinforced composites

Aligned Fibers

• When fibers are aligned

– properties of material are highly anisotropic

– modulus in direction of alignment is a function

of the volume fraction of the E of the fiber and

matrix

– modulus perpendicular to direction of

alignment is considerably less (the fibers do

not contribute)

Randomly Oriented Fibers

• Properties are isotropic

– not dependent on direction

• Ultimate tensile strength is less than for

aligned fibers

• May be desirable to sacrifice strength for

the isotropic nature of the composite

08/09/2015

9

Fiber Alignment

aligned

continuous

aligned random

discontinuous

Adapted from Fig.

16.8, Callister 7e.

Berdasarkan penempatannya terdapat beberapa tipe

serat pada komposit, yaitu:

a) Continuous Fiber Composite

Continuous atau uni-directional, mempunyai susunan

serat panjang dan lurus, membentuk lamina diantara

matriksnya. Jenis komposit ini paling banyak digunakan.

Kekurangan tipe ini adalah lemahnya kekuatan antar

antar lapisan. Hal ini dikarenakan kekuatan antar

lapisan dipengaruhi oleh matriksnya.

b) Woven Fiber Composite (bi-dirtectional)

Komposit ini tidak mudah terpengaruh pemisahan antar

lapisan karena susunan seratnya juga mengikat antar

lapisan. Akan tetapi susunan serat memanjangnya yang

tidak begitu lurus mengakibatkan kekuatan dan kekakuan

tidak sebaik tipe continuous fiber.

c) Discontinuous Fiber Composite (chopped fiber composite)

Komposit dengan tipe serat pendek masih dibedakan lagi menjadi :

1) Aligned discontinuous fiber

2) Off-axis aligned discontinuous fiber

3) Randomly oriented discontinuous fiber

Randomly oriented discontinuous fiber merupakan komposit

dengan serat pendek yang tersebar secara acak diantara

matriksnya. Tipe acak sering digunakan pada produksi dengan

volume besar karena faktor biaya manufakturnya yang lebih murah.

Kekurangan dari jenis serat acak adalah sifat mekanik yang masih

dibawah dari penguatan dengan serat lurus pada jenis serat yang

sama.

08/09/2015

10

d) Hybrid fiber composite

Hybrid fiber composite merupakan

komposit gabungan antara tipe serat lurus

dengan serat acak. Pertimbangannya

supaya dapat mengeliminir kekurangan

sifat dari kedua tipe dan dapat

menggabungkan kelebihannya.

Fiber yang biasa digunakan

antara lain :

Fibers – Glass– Sangat umun digunakan, fiber yang murah adalah

glass fiber yang sering digunakan untuk reinforcement dalam matrik polimer

– Komposisi umum adalah 50 – 60 % SiO2 dan paduan lain yaitu Al, Ca, Mg, Na, dll.

– Moisture dapat mengurangi kekuatan dari glass fiber

– Glass fiber sangat rentan mengalami static fatik

– Biasanya digunakan untuk: piping, tanks, boats, alat-alat olah raga

Sifat-Sifatnya

• Densitynya cukup rendah ( sekitar 2.55 g/cc)

• Tensile strengthnya cukup tinggi (sekitar 1.8 GPa)

• Biasanya stiffnessnya rendah (70GPa)

• Stabilitas dimensinya baik

• Resisten terhadap panas

• Resisten terhadap dingin

• Tahan korosi

Keuntungan :

• Biaya murah

• Tahan korosi

• Biayanya relative lebih rendah dari komposit

lainnya

Kerugian

• Kekuatannya relative rendah

• Elongasi tinggi

• Keuatan dan beratnya sedang (moderate)

Jenis-jenisnya antara lain :

– E-Glass - electrical, cheaper

– S-Glass - high strength

08/09/2015

11

Fiberglass Reinforced

CompositesGlass is a common reinforcement

• it is easily drawn into fibers

• it is cheap and readily available

• it is easy to process into composites

• it can produce very strong, very light

composites (high specific strength)

• it is usually chemically inert (does not

degrade in harsh environments)

Nylon Fibers - Aramid (kevlar, Twaron)

�Biasanya digunakan untuk : Armor,

protective clothing, industrial, sporting

goods

�Keuntungan :kekutannya cukup tinggi, dan

lebih ductile dari carbon

Carbon Fibers

• Densitaskarbon cukup ringan yaitu sekitar 2.3 g/cc

• Struktur grafit yang digunakan untuk membuat fiber berbentuk seperti kristal intan.

• Karakteristik komposit dengan serat karbon :– ringan;

– kekuatan yang sangat tinggi;

– kekakuan (modulus elastisitas) tinggi.

• Diproduksi dari poliakrilonitril (PAN), melalui tiga tahap proses :

• Stabilisasi = peregangan dan oksidasi;

• Karbonisasi= pemanasan untuk mengurangi O, H, N;

• Grafitisasi = meningkatkan modulus elastisitas.

08/09/2015

12

Flat flakes sebagai penguat (Flake composites)

Fillers sebagai penguat (Filler composites)

Composite Survey: Fiber

• Fiber Materials– Whiskers - Thin single crystals - large length to diameter ratio

• graphite, SiN, SiC

• high crystal perfection – extremely strong, strongest known

• very expensive

Particle-reinforced Fiber-reinforced Structural

– Fibers

• polycrystalline or amorphous

• generally polymers or ceramics

• Ex: Al2O3 , Aramid, E-glass, Boron, UHMWPE

– Wires

• Metal – steel, Mo, W

Composite Strength: Longitudinal Loading

Continuous fibers - Estimate fiber-reinforced

composite strength for long continuous fibers in a

matrix

• Longitudinal deformation

σσσσc = σσσσmVm + σσσσfVf but εεεεc = εεεεm = εεεεfvolume fraction isostrain

∴ Ece = Em Vm + EfVf longitudinal (extensional)

modulus

mm

ff

m

f

VE

VE

F

F= f = fiber

m = matrix

Remembering: E = σ/ε

and note, this model

corresponds to the

“upper bound” for

particulate composites

08/09/2015

13

Elastic Behavior Derivation(Longitudinal Loading)

Consider longitudinal loading of continuous fibers, with good fiber/matrix bonding.

under these conditions matrix strain = fiber strain (isostrain condition).

εm = εf = εc

The total load on the composite, Fc, is then equal to loads carried by the matrix and

the fibers

Fc = Fm + Ff

Substituting for the stresses

σcAc = σmAm + σfAf

Rearranging

σc = σm Am/Ac + σf Af /Ac

were Am /Ac and Af /Ac are the area fractions of matrix and fibers, respectively. If the

fiber length are all equal than then these terms are equivalent to the volume

fractions

Vf = Af /Ac & Vm = Am /Ac

σc = σm Vm + σf V

Using the isostrain constraint and Hookes Law, σ = εE

Ec =EmVm+EfVf

Can also show ratio of load

carried by fiber and matrix:

Ff/Fm = EfVf/EmVm

Fc = Ff + Fm

Composite Strength: Transverse Loading

• In transverse loading the fibers carry less of

the load and are in a state of ‘isostress’

σσσσc= σσσσm= σσσσf = σσσσ εεεεc= εεεεmVm+ εεεεfVf

f

f

m

m

ct E

V

E

V

E+=

1transverse modulus∴

Remembering: E = σ/ε

and note, this model

corresponds to the “lower

bound” for particulate

composites

Elastic Behavior Derivation(Transverse Loading)

Consider transverse loading of continuous fibers, with good fiber/matrix

bonding. under these conditions matrix strain = fiber strain (isostress

condition).

σm = σf = σc = σ

The total strain of the composite is given by

εc = εm Vm = εf Vf

Using Hookes Law ε = σ/E and the isostress constraint

σ/Ec = (σ/Em) Vm + (σ/Ef) Vf

Dividing by σ, Algebraically this becomes

Ec =EmEf

EfVm +EmVf

An Example:

Note: (for ease of conversion)

6870 N/m2 per psi!

UTS, SI Modulus, SI

57.9 MPa 3.8 GPa

2.4 GPa 399.9 GPa

(241.5 GPa)

(9.34 GPa)

08/09/2015

14

• Estimate of Ec and TS for discontinuous fibers:

-- valid when

-- Elastic modulus in fiber direction:

-- TS in fiber direction:

efficiency factor:-- aligned 1D: K = 1 (aligned )

-- aligned 1D: K = 0 (aligned )

-- random 2D: K = 3/8 (2D isotropy)


(aligned 1D)

Values from Table 16.3, Callister 7e.

(Source for Table 16.3 is H. Krenchel,

Fibre Reinforcement, Copenhagen:

Akademisk Forlag, 1964.)

Composite Strength

c

fd

τ

σ> 15length fiber


(TS)c = (TS)mVm + (TS)fVf

Ec = EmVm + KEfVf

• Aligned Continuous fibers• Examples:

From W. Funk and E. Blank, “Creep

deformation of Ni3Al-Mo in-situ

composites", Metall. Trans. A Vol. 19(4), pp.

987-998, 1988. Used with permission.

-- Metal: γ'(Ni3Al)-α(Mo)

by eutectic solidification.



matrix: α (Mo) (ductile)

fibers: γ’ (Ni3Al) (brittle)

2µm

-- Ceramic: Glass w/SiC fibersformed by glass slurry

Eglass = 76 GPa; ESiC = 400 GPa.

(a)

(b)

fracture surface

From F.L. Matthews and R.L.

Rawlings, Composite Materials;

Engineering and Science, Reprint

ed., CRC Press, Boca Raton, FL,

2000. (a) Fig. 4.22, p. 145 (photo by

J. Davies); (b) Fig. 11.20, p. 349

(micrograph by H.S. Kim, P.S.

Rodgers, and R.D. Rawlings). Used

with permission of CRC

Press, Boca Raton, FL.

• Discontinuous, random 2D fibers• Example: Carbon-Carbon

-- process: fiber/pitch, then

burn out at up to 2500ºC.

-- uses: disk brakes, gas

turbine exhaust flaps, nose

cones.

• Other variations:-- Discontinuous, random 3D

-- Discontinuous, 1D



(b)

fibers lie

in plane

view onto plane

C fibers:

very stiff

very strong

C matrix:

less stiff

less strong

(a)

efficiency factor:-- random 2D: K = 3/8 (2D isotropy)


Ec = EmVm + KEfVf

Influence of Fiber Length

• Mechanical properties depend on:• mechanical properties of the fiber

• how much load the matrix can transmit to the

fiber– depends on the interfacial bond between the fiber

and the matrix

• Critical fiber length - depends on• fiber diameter, fiber tensile strength

• fiber/matrix bond strength

08/09/2015

15

Influence of Fiber Length

• Critical fiber length -

lc– “Continuous” fibers l >>

15 lc

– “Short” fibers are anything

shorter 15 lc

lc = σfd/2τc

where

d = fiber diameter

τc = fiber-matrix bond

strength

σf = fiber yield strength

No

Reinforcement

Influence of Fiber Orientation

• Fiber parameters– arrangement with respect to each other

– distribution

– concentration

• Fiber orientation– parallel to each other

– totally random

– some combination

Influence of Fiber Orientation

• Stage I - elastic deformation with intermediate

• Stage II - matrix yields

• Failure - Non-catastrophic. When fibers fracture, you now have new fiber

length and matrix is still present

Example

• Calculate the composite modulus for

polyester reinforced with 60 vol% E-glass

under iso-strain conditions.• Epolyester = 6.9 x 103 MPa

• EE-glass = 72.4 x 10 3 MPa

Ec = (0.4)(6.9x103 MPa) + (0.6)(72.4x103 MPa)

= 46.2 x 103 MPa

08/09/2015

16

In Class Example

A continuous and aligned glass reinforced composite consists

of 40 vol% glass fiber having E = 69 GPa and a polyester

resin matrix, that when hardened, has E = 3.4 GPa.

a) Compute modulus of elasticity under longitudinal and transverse

loading.

b) If the cross-sectional area is 250 mm2 and a stress of 50 MPa is applied

longitudinally, compute magnitude of load carried by each the fiber and

matrix phases.

c) Determine strain on each phase in c

Other Composite Properties

• In general, the rule of mixtures (for

upper and lower bounds) can be used

for any property Xc - thermal

conductivity, density, electrical

conductivityWetc.

Xc = XmVm + XfVf

Xc = XmXf/(VmXf + VfVm)

Tensile Strength

• In longitudinal

direction, the

tensile strength is

given by the

equation below if

we assume the

fibers will fail

before the matrix:

σ∗c = σ’mVm + σ’fVf

Discontinuous Fibers• Aligned

σ∗c = σ∗

fVf(1-lc/2l) + σ’mVm for l > lc

σ∗c = (lτc/d)Vf + σ’

mVm for l < lc

• Random

Ec = KEfVf + EmVm where K ~ 0.1 to

0.6

3/8

1/5

08/09/2015

17

3. Structural Composites

• Definition

– composed of both homogeneous and

composite materials

– properties depend on constituent materials

and on geometrical design of the elements

• Types

– laminar composites

– sandwich panels

Laminar Composites

• Two dimensional sheets or

panels with a preferred high-

strength direction• Q. What is a natural example of

this?

• A. Wood

• Q. What is a man made example

• A. Plywood - Layers are stacked

and subsequently bonded together

so that the high strength direction

varies

Sandwich Panels

• Two strong outer sheets (called faces)

separated by a layer of less dense

material or core (which has lower E and

lower strength)

• Core

– separates faces

– resists deformation perpendicular to the

faces

– often honeycomb structures

• Used in roofs, walls, wings

Sandwich Panel

08/09/2015

18

The world of materials Composite Materials - cahaya...

Documents

Transcript of The world of materials Composite Materials - cahaya...