Wykorzystanie własności łańcucha Markowa w analizie procesu degradacji nośnych rur poliestrowych wzmocnionych włóknem szklanym

W artykule poddano krytycznej analizie możliwość wykorzystania łańcuchów Markowa do budowy modelu ewolucyjnego procesu degradacji zmęczeniowej polimerowych kompozytów wzmocnionych włóknem ciągłym. Przybliżenie opracowanego modelu oraz dyskusja jego efektywności jest celem tej pracy. Badania materiałowe, których wyniki brano pod uwagę na etapie opracowania koncepcji, identyfikacji i weryfikacji modelu prowadzono na powłokach kompozytowych o osnowie poliestrowej, wzmocnionej warstwowo mata – włókno ciągłe – mata, z których w następnym etapie, zgodnie z założonym programem badań wycinano pierścienie do oznaczenia wytrzymałości obwodowej oraz próbki do badań wytrzymałości na zginanie. Degradacji materiału kompozytowego dokonano w sposób przyspieszony, w warunkach pulsacyjnego obciążenia ciśnieniem wewnętrznym, w środowisku kąpieli wodnej o regulowanej temperaturze. W efekcie prowadzenia procesu przyspieszonej degradacji starzeniowo-zmęczeniowej, w materiale powstały wady mikroskopowe, np. pęknięcia osnowy, prowadzące do delaminacji. W ramach niniejszego artykułu przedstawiono ogólne zasady identyfikacji parametrów badanej klasy modelu kompozytu: fizycznych, strukturalnych oraz macierzy przejścia, wykorzystanych w kolejnych krokach procedury symulacji procesu degradacji materiału. Wskazano na kompatybilność zastosowanego formalizmu z MES.

---

The paper presents critical analysis of the possibility of using Markov chains to build the model of the evolutionary process of fatigue degradation of polymer composites reinforced with continuous filament. The aim of this paper is to approximate and discuss the effectiveness of the model created. Material examination, the results of which were taken into account at the stage of concept development, identification and verification of the model was carried out on composite coatings of polyester matrix reinforced in a laminar way - mat - filament - mat, in which, according to the established program of studies in the next step both rings and the test specimens were cut to determine the peripheral strength and to examine flexural strength respectively. Degradation of composite material was achieved in an accelerated manner, under fluctuating bearing load with internal pressure in an adjustable water bath temperature. The process of accelerated aging – fatigue degradation resulted in microscopic defects, like matrix breakage, leading to delamination. As part of this work there have been discussed general principles of identifying parameters of the tested class of model composite: physical, structural and transition matrix, used in subsequent steps of the simulation process of degradation of the material. The compatibility of the formalism applied with FEM (Finite Element Method) was pointed out.