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Propagation of Stress Waves in Plasticized Epoxies

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The propagation of longitudinal stress waves along thin rods made of a number of plasticized epoxy polymers was experimentally studied. Stress waves were produced by axial impact of a steel ball projected on a Hopkinson type bar from a compressed-air gun at various velocities and recorded by means of strain-gauge transducers and suitable electronic equipment. From the analysis of the stress waves, based on the one-dimensional theory, the complex. E-modulus of the materials were determined at a number of discrete frequencies. These values were compared with respective values, obtained from axial forced-vibration tests over wide temperature ranges, by application of the frequency-temperature superposition principle. Satisfactory agreement between the two sets of values was found. It was proved that, by means of plastification, control of the dynamic response of the said materials over wide limits can be effected, which renders them most suitable for the design of composite structures subjected to dynamic loads.

Zusammenfassung

Die Ausbreitung longitudinaler Spannungswellen auf dünnen, aus einer Anzahl von plasti-fizierten Epoxid-Polymeren bestehenden Stäben wurde experimentell untersucht. Die Spannungswellen wurden durch den axialen Aufprall von Stahlkugeln, die aus einem Luftgewehr mit verschiedenen Geschwindigkeiten auf eine Hopkinson-Stange geschossen wurden, erzeugt und mit Hilfe von Dehnungsmessern aufgezeichnet. Aus der auf einer eindimensionalen Theorie fußenden Analyse der Spannungswellen wurden die komplexen E-Module der Materialien bei einigen diskreten Frequenzen bestimmt. Diese Werte wurden verglichen mit entsprechenden Werten aus Schwingungstests mit erzwungener Axialschwingung, die in einem weiten Temperaturbereich durch Anwendung des Superpositionsprinzips auf Frequenz und Temperatur ermittelt worden waren. Dabei wurde eine befriedigende Übereinstimmung festgestellt. Es wurde gezeigt, daß durch Plastifizieren die dynamischen Eigenschaften der genannten Materialien in weiten Grenzen kontrolliert werden können, was sie höchst geeignet macht für den Entwurf zusammengesetzter Strukturen, die dynamischen Lasten ausgesetzt sind.

Sommaire

Il s'agit d'une étude expérimentale de la propagation d'ondes de tension longitudinales le long de barreaux minces faits de différentes sortes de polymères epoxides plastifiés. Les ondes étaient produites par l'impact axial d'une bille d'acier tirée par un canon à air comprimé. Leur propagation dans un barreau du type Hopkinson était enregistré par jauges de contrainte équipées d'une électronique convenable. Les enregistrements obtenus, analysés selon la théorie unidimensionnelle, fournissent le module d'Young complexe des matériaux pour un certain nombre de fréquences discrètes. Les résultats sont comparés avec les valeurs correspondantes obtenues à partir d'essais en vibration forcée à différentes températures et en admettant le principe de superposition fréquence-température. Une concordance satisfaisante a été trouvée. Il a été prouvé que la plastification est un moyen d'agir sur la réponse dynamique des matériaux considérés et dans des limites assez larges pour convenir à la réalisation de structures composites devant être soumises à charges dynamiques.
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Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 1978

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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