W artykule, na podstawie zebranych przykładów korozji atmosferycznej prętów stalowych w konstrukcjach, przedstawiono i omówiono sytuacje, w których korozja jest najbardziej niebezpieczna. Celem pracy jest przedstawienie różnicy między wpływem powierzchniowej korozji globalnej oraz korozji lokalnej, zachodzącej w atmosferze, na obliczania wytrzymałościowe elementów konstrukcji. Omówiono i zilustrowano zjawisko korozji globalnej i lokalnej, wyszczególniono czynniki powodujące zwiększenie szybkości korozji. Zaprezentowano kolejno na przykładach korozję atmosferyczną słupów stalowych, korozję stalowych prętów cienkościennych, korozję atmosferyczną belek biegowych schodów. Przeprowadzono dyskusję wyników.
EN
The aim of the work is to present the effects of corrosion on the bearing capacity of selected elements of steel structures. Discusses and illustrates the phenomenon of global and local corrosion, lists the factors that increase corrosion rate in the atmosphere. Lists and discusses situations in which corrosion is the most dangerous. This phenomenon is illustrated in examples of steel poles, rods and beams running stairs. Shows the results of the calculations in the form of charts the impact of corrosion on the decrease in the carrying capacity of the selected items.
W artykule przedstawiono narastanie w czasie defektów korozyjnych na belkach nośnych schodów stalowych, które znajdują się w konstrukcji kładki nad torami kolejowymi. Założono, że konstrukcja koroduje w atmosferze miejskiej oraz, dla porównania, w atmosferze morskiej i w atmosferze na terenie wiejskim. Rozpatrzono przypadek powierzchniowej korozji globalnej. Szybkości korozji, przyjęte do obliczeń, zaczerpnięto z literatury. Praca ma charakter teoretyczny. Rozważane defekty korozyjne można znaleźć na zbudowanych kładkach dla pieszych umiejscowionych nad torami kolejowymi lub nad innymi przeszkodami. Kładka, jako całość, ulega korozji globalnej. Powoduje to obniżenie nośności i zwiększenie ugięć elementów oraz może powodować ich lokalną utratę stateczności. Zagadnienie zilustrowano przykładem obliczeń belki biegowej schodów; statycznie niewyznaczalnej o przekroju cienkościennym dwuteowym IPBS 360 ze stali S355. Rozpatrzono wpływ korozji górnej półki tego dwuteownika. Do obliczeń przyjęto trzy szybkości korozji. Przedstawiono i przedyskutowano uzyskane wyniki destrukcji belki w długim czasie korodowania.
EN
In the article one presented the growth during corrosive defects on beams of bearing steel-stairs, which are found in the construction of the footbridge over railway tracks. One assumed that the construction corroded in the urban atmosphere and, for comparison, in the sea-atmosphere and in the atmosphere on the rural area. One considered the case of the superficial global corrosion. Speeds of the corrosion, adopted to calculations, one laded from the literature. The work has a theoretical character. Considered corrosive defects can be found on built footbridges for pedestrian of located over railway tracks or over other obstacles. This problem was illustrated in the way of calculations. One carried out calculations of loss of the capacity of the beam and the increase of her deflections. The bearing beam of stairs is I-section IPBS 360 steel the species S355. The corrosion surrenders the upper shelf of this I-section. One assumed that the loss of her thickness was situated within the range from the zero to 30%. Authors discussed obtained results of the destruction of this beam in the long of corroding.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono analizę zagadnienia nośności osiowo ściskanych cienkościennych stalowych słupów, skorodowanych równomiernie na powierzchni na całej ich długości. Słupy o przekrojach cienkościennych są często spotykanym elementem w konstrukcjach budowlanych, kolejowych i drogowych. Ubytki masy spowodowane korozją zmniejszają przekrój poprzeczny słupów, a co za tym idzie wpływają na ich nośność. Modele obliczeniowe ubytków korozyjnych słupów przyjęto na podstawie obserwacji istniejących konstrukcji. Do obliczeń wykorzystano teorię prętów cienkościennych. Rozważono kilka modeli osłabienia ścianek ubytkami korozyjnymi w przykładowo wybranych trzech kształtownikach cienkościennych w postaci: ceownika półzamkniętego, podwójnego ceownika półzamkniętego i dwuteownika HKS. Analizowano kilka wariantów rozwoju korozji i stwierdzono, że ubytki korozyjne powodują zmiany geometrii przekroju cienkościennego. Rozważania teoretyczne dotyczące zagadnienia stateczności skorodowanych ściskanych, cienkościennych słupów zilustrowano wynikami obliczeń ich nośności. Obliczono charakterystyki geometryczne przekrojów poprzecznych i rozwiązano układ równań stateczności. Wyniki obliczeń przedstawiono w postaci wykresów ilustrujących skutki, jakie powoduje zmiana geometrii wywołana ubytkami korozyjnymi. W każdym analizowanym przypadku stwierdzono obniżenie nośności słupa na skutek jego korozji. Ponadto w jednym analizowanym przypadku zauważono zmianę postaci wyboczenia z giętnej na giętno-skrętną. Stwierdzono, że bardziej niebezpieczny jest rozwój korozji powodujący niesymetryczny ubytek grubości, co może wpłynąć na zmianę postaci wyboczenia z giętnej na giętno-skrętną.
EN
Compressive capacity of the thin-walled steel columns, corroded uniformly over their entire side surface length is analysed in this paper. The thin-walled profile steel columns are often used for bridges, rail and road building constructions. Loss of the profile mass that appears due to corrosion growth reduces the cross-sectional area and influences column compressive capacity. Computational models of the structure are assumed based on the observation of existing corroded columns. The theory of thin-walled profiles is taken for the analysis. Models simulating the walls weakening due to corrosion growth are considered on the example of three thin-walled steel profiles: semi-closed channel section, two semi-closed channel section connected by webs and HKS profiles. Different patterns and degrees of corrosion growth were considered and, as a result, changes of the profile cross-sectional geometry were observed. Theoretical considerations of thin-walled compressed corroded steel columns stability are illustrated by bearing capacity calculations. Geometric cross-sectional characteristics are determined and the system of stability equations is solved. The calculation results are presented in the form of graphs illustrating the effects caused by the geometry change due to corrosion defects. The reduction of column compressive strength in each of the considered case is observed. Moreover a variation of the buckling mode from flexural one into warping is noticed in one of the analysed items. It has been found that more dangerous corrosion growth pattern appears when asymmetric loss of the profile wall thickness arises. That may change the form of buckling from flexural one into warping.
W artykule opisano zmodernizowane stanowiska dydaktyczne wykorzystywane w czasie ćwiczeń laboratoryjnych z Wytrzymałości Materiałów na Wydziale Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej. Modernizacji dokonano poprzez wprowadzenie elektronicznej rejestracji siły w starszych maszynach wytrzymałościowych i stworzenie w środowisku LabVIEW programów komputerowych zbierających dane z różnych urządzeń pomiarowych.
EN
The article describes modernization of some devices used during the laboratory exercises of the Strength of Materials at the Faculty of Civil Engineering in Warsaw University of Technology. Modernization has been made through the introduction of electronic registration of force in old machines and the creation of computer programs collecting data from various measuring devices used.
W artykule zaprezentowano możliwości dydaktycznego wykorzystania graficznego języka programowania LabVIEW do wykonania trzech funkcjonalnych stanowisk badawczo-dydaktycznych stworzonych w ramach pracy magisterskiej [1]. Jako pierwszy omówiony jest program pokazujący odpowiedź czterech prostych jednowymiarowych modeli reologicznych liniowej lepkosprężystości na dowolną zadaną funkcję naprężenia lub odkształcenia. W punkcie drugim opisano dokonaną modernizację istniejącego stanowiska do badania stałej tensometrycznej. Z kolei punkt trzeci poświęcono stanowisku służącemu do prezentacji zagadnień monitorowania konstrukcji i automatyzacji badań, wykorzystującemu opracowany w środowisku LabVIEW program komputerowy łączący w sobie wszystkie funkcje związane z prowadzeniem eksperymentów: zbieranie danych z różnych urządzeń pomiarowych, dokonywanie obliczeń, zapis danych, wyświetlanie w czasie rzeczywistym uzyskiwanych wyników i wreszcie uzależnione od nich sterowanie sprzętem badawczym. Wszystkie opisywane programy zostały stworzone przez pierwszego autora. Stanowiska wykorzystywane są w ramach prowadzonych na Wydziale Inżynierii Lądowej Politechniki Warszawskiej ćwiczeń laboratoryjnych z Wytrzymałości Materiałów.
EN
The paper presents the possibility of educational application of graphical programming language LabVIEW for the implementation of the three functional research and educational experimental setups created as a part of the master's thesis [1].Firstly, the program showing the response of four linear viscoelastic rheology constitutive models is described in case of strain or stress control function. The second section describes modernization of the existing experimental setup for testing tensometric constant. In turn, the third section is devoted to experimental setup made for presentation of issues of structures monitoring, research automation, using developed in LabVIEW computer program that combines all the functions related to conducting experiments, collecting data from different measurement devices, making calculations, data logging, real-time display of the obtained results and finally relying on hardware control of experiment. All the presented programs were created by the first author. Designed experimental setups are used in the Strength of Materials laboratory at the Faculty of Civil Engineering of Warsaw University of Technology.
W artykule omówiono dydaktyczny sposób ułatwiający rozumienie zjawiska wyboczenia prętów polegający na wizualizacji treści teoretycznych rysunkami i fotografiami. Z uwagi na różne predyspozycje psychiczne i zdolności percepcji studentów, treści teoretyczne zapisane wzorami matematycznymi i ich obrazy powinny być przekazywane razem. Jednak we w współczesnej rzeczywistości obraz bardziej oddziałuje na umysł, niż wzór - stąd ważność podniesionego tematu. Przedstawiono obrazy obejmujące wyboczenie sprężyste i niesprężyste prętów litych oraz wyboczenie prętów cienkościennych. Zamieszczono poglądowo na ilustracjach prętów litych ściskanych modele ciała sprężystego, plastycznego i lepkiego celem przedstawienia różnych deformacji, które mogą wystąpić.
EN
The didactic way that facilitates understanding of the rod buckling phenomenon including visualization of theoretical content by drawings and photographs is discusses in the article. Taking into account different psychological predispositions and abilities of students perception the theoretical content written by mathematical formulas should be provided together with the respective images. We need to agree that actually image affects the mind much more than the formula - hence the significant validity of the subject under question. Images covering a buckling of elastic and inelastic solid bars as well as buckling of thin-walled bars are presented in the paper. To present different kinds of rod deformations, that may occur during buckling, illustrations of different elastic, plastic viscous as well as internal dry friction models of compressed elements are discussed herein.
W artykule rozważa się stateczność prętów metalowych w zakresie dokrytycznym i pokrytycznym, z uwzględnieniem złożonych cykli obciążenia, w przypadku obciążenia sterowanego przemieszczeniem. Zestawiono wyniki badań laboratoryjnych ściskania prętów o różnych kształtach przekroju poprzecznego raportowanych jako zależności P=P(f) oraz P=P(u), siły ściskającej od ugięcia bocznego f oraz całkowitego skrócenia pręta u. Zwrócono uwagę na fakt, że dopiero analiza obydwu wykresów daje pełny opis zjawiska. Umożliwia precyzyjne śledzenie kolejnych etapów procesu ściskania i wyboczenia, daje pełną informację o zniszczeniu pręta oraz w przypadku obciążenia zadawanego wzrastającym przemieszczeniem, pozwala określić energię procesu w pokrytycznym zakresie odkształceń. W pracy omówiono wyniki badań laboratoryjnych oraz przedstawiono w jakich warunkach można wykorzystać niezerową nośność pręta w zakresie podkrytycznym.
EN
Buckling and postcritical analysis of prismatic metal bars, including complex cycles of loading are considered in the paper. The postbuckling path analysis of bars loaded in the form of increasing displacements is discussed in detail. The results of experimental research are reported as a dependence of the force P versus lateral deflection f as well as total shortening of the rod u. It is stated that only the simultaneous analysis of both methods of presentation of results comprises a complete tool for developing the column response. Particularly, the response that appears in the first, linear elastic phase of loading can be observed on P-u diagrams. The increase of the compressing force causes visible shortening of the bar without its buckling. This important phenomenon is not usually included in stability considerations of prismatic rods.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents the results of changes in the mechanical properties of selected ordinary concrete class C12/15 and C20/25 as a result of corrosion. Corrosion process carried out by immersion in a 5% hydrochloric acid solution and 5% sulfuric acid solution at 355 hours. Strength tests in the form of compression tests were carried out in a hydraulic press Amsler's. In the study, prepared charts load - abbreviation and determined strength reduction of concrete compressive sampling. We compared the results of corroded concrete samples and uncorroded. It was 18% reduction in the corroded concrete strength of 5% H2SO4 and 23% reduction in the strength of concrete corroded in 5% HCL. It was further increased deformability of corroded concrete for uncorroded. The measurement results can be used to predict the strength of concrete fall in the selected corrosive environments. This is important in assessment of the durability of concrete structures located in the described environment.
PL
W artykule zaprezentowano wyniki badań zmian wybranych cech mechanicznych betonu zwykłego klasy C12/15 i C20/25 w wyniku korozji. Proces korozji realizowano przez zanurzenie w 5% roztworze kwasu solnego i w 5% roztworze kwasu siarkowego w czasie 355 godzin. Badania wytrzymałościowe w postaci prób ściskania przeprowadzono w prasie hydraulicznej firmy Amsler. W trakcie badań sporządzano wykresy siła - skrócenie oraz wyznaczano wytrzymałość próbek betonowych na ściskanie. Porównano wyniki badań próbek betonowych skorodowanych i nieskorodowanych. Stwierdzono 18% spadek wytrzymałości betonu skorodowanego w 5% H2SO4 oraz 23 % spadek wytrzymałości betonu skorodowanego w 5% HCL. Stwierdzono ponadto większą odkształcalność betonu skorodowanego w stosunku do nieskorodowanego. Wyniki pomiarów można wykorzystać do prognozowania spadku wytrzymałości betonu w wybranych agresywnych środowiskach. Ma to znaczenie w zagadnieniach oceny trwałości konstrukcji betonowych znajdujących się w opisanych warunkach środowiskowych.
W pracy przedstawiono wyniki weryfikacji doświadczalnej symulacji numerycznych MES na przykładzie testu rozciągania płaskownika z pięcioma otworami w zakresie dużych odkształceń sprężysto-plastycznych. W badaniach doświadczalnych wykorzystano system optycznej korelacji obrazu ARAMIS. W wyniku przeprowadzonych analiz i porownań stwierdzono, że w przypadku materiałów izotropowych model materiału sprężystoplastycznego z nieliniowym wzmocnieniem izotropowym i warunkiem plastyczności Hubera-Misesa zaimplementowany w ramach teorii dużych deformacji plastycznych jest użyteczny do przewidywania charakteru zniszczenia elementow konstrukcji metalowych. Należy podkreślić, że ten sam model zaimplementowany w teorii małych przemieszczeń nie pozwala na poprawne przewidywania jakościowe i ilościowe.
EN
The paper presents results of experimental verification of numerical FEM simulations on the example of flat bar with five holes in stretching test for the large deformation elastoplasticity theory. In experimental studies an ARAMIS image correlation optical system have been used. As a result of experimental analysis and comparisons with FEM solutions it was found that in the case of isotropic materials the constitutive model of elasto-plasticity with Huber-Mises yield condition and non-linear isotropic hardening implemented in ABAQUS software for relatively large deformation can be used to predict the sample behavior in the wide range of deformations. It is worth emphasizing that the same model implemented in the small displacement theory does not allow for accurate qualitative and quantitative predictions.
Przedmiotem opracowania jest analiza eksperymentalna zachowania się ściskanych słupów w fazie dokrytycznej i w fazie pokrytycznej. Zachowanie się tych słupów zbadano w procesie obciążenia wzrastającego i obciążenia malejącego. Badano słupy stalowe i słupy ze stopu aluminium o kształcie prostokątnym, teowym i ceowym w przekroju poprzecznym. Badania eksperymentalne przeprowadzono wykorzystując maszynę wytrzymałościową INSTRON 8802, z której oprogramowania zastosowano proces obciążenia i odciążenia. W trakcie testów rejestrowano siłę P, zmianę odległości między uchwytami próbki - u i strzałkę ugięcia w połowie rozpiętości próbki - f. W efekcie końcowym przedstawiono eksperymentalny model zachowania się słupa w procesie obciążenia i w fazie pokrytycznej.
EN
The subject of the study is an experimental analysis of behavior of compressed columns in the pre and post- critical phase. The behavior of compressed columns were investigated in the loading and unloading process. There were studied steel and aluminum columns of rectangular, T and C shapes. The experimental study was conducted in testing machine INSTRON 8802 runs in a programmed loading and unloading processes. During the tests there were recorded the load - P, the change of distance between the jaws - u and the deflection in the middle of the span of the compressed rod - f. There was made an attempt to model the behavior of the compressed rod in the loading and unloading process.
System optycznej korelacji obrazu ARAMIS jest przeznaczony do bezkontaktowych pomiarów przemieszczeń w elementach płaskich i przestrzennych poddanych obciążeniu. W niniejszej pracy przedstawiono przykład wykorzystania tego systemu jako narzędzia pomocnego do lokalizacji rys w elementach betonowych. System pozwala na lokalizację i śledzenie rozwoju rys od rozwartości rzędu 0,01 mm. Przedstawione w pracy wyniki stanowią część badań nad wpływem i skutecznością zastosowania do zbrojenia betonu kompozytów polimerowych z włóknami szklanymi lub węglowymi zamiast zwykłych prętów stalowych.
EN
The optical image correlation system "ARAMIS" is designed for measurements of displacement in plane and spatial elements exposed for any type of loading. In this paper aforementioned system is applied for cracks localization in concrete samples. The system is capable to localize crack with opening equal to 0.01 mm or more, than it is possible to see crack development and eventual opening of the other crack in the system measuring field. The results presented here are part of the research on the influence and effectiveness of the polymer composites with glass or carbon fibers used as the concrete reinforcement instead of the steel bars.
An experimental investigation of the Portevin-Le Chatelier (PLC) effect in the aluminium alloy EN-AW 5083 in the ‘H111’ condition is undertaken in this study. Measurements based on an optical technique, namely digital image correlation are used to specify the spatio-temporal features of the PLC effect. The measurement system that was used is referred to as Aramis marketed by the company GOM. Irregular oscillatory plastic flow and strain staircase behaviour is observed in all tests. This irregular plastic flow represents a material instability resulting in inhomogeneous deformation. The goal of the present paper is to visualize the nucleation and propagation of PLC bands during the process of deformation.
PL
Niniejsza praca opisuje badania doświadczalne nad efektem Portevina-Le Chatelieriego (PLC) w stopie aluminiowym EN-AW 5083 w stanie utwardzenia 'H111'. W celu wyszczególnienia czasoprzestrzennych cech efektu PLC, zastosowano optyczny system pomiarowy. Korzystano z systemu pomiarowego Aramis, opracowanego przez firmę GOM. W każdej próbie zaobserwowano nieregularne oscylacyjne plastyczne płynięcie materiału oraz efekt schodkowania odkształceń. Wyżej wymienione nieregularne płynięcie reprezentuje niestabilność materiałową na skutek niejednorodnych deformacji. Celem niniejszej pracy jest określenie i wizualizacja zarodkowania oraz propagacji linii PLC w trakcie procesu deformacji.
Niniejsza praca dotyczy problemu trwałości konstrukcji stalowych. Przeprowadzono korozję prętów stalowych w komorze mgły solnej przez taki okres czasu, Seby stopień korozji był mały. W wyniku korozji własności mechaniczne stali stały się nieco inne od pierwotnych. Następnie skorodowane pręty poddano próbom rozciągania i ściskania w sterowanej maszynie wytrzymałościowej Intron 3382. W trakcie badań stosowano wariantowaną prędkością odkształcenia, która mieściła się w granicach 0,3.10-3[1/s] ÷ 36.10-3[1/s] przy próbach rozciągania i w granicach 0,6.10-5 [1/s] ÷ 0,3.10-3[1/s] przy próbach ściskania. Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych i ich dyskusję. Stwierdzono, że efekt wpływu wariantowanej prędkości odkształcenia quasi-statycznego na wartości graniczne naprężeń stali skorodowanej, określone z prób rozciągania i ściskania, ma taki sam charakter jak dla nieskorodowanej stali.
EN
This underlying work takes concern with the durability of steel structures. The corrosion of steel bars was carried out via a salt mist chamber in such a way that the degree of corrosion was slightly. Due to the corrosion the mechanical properties changed, compared to those without any corrosive effects. In a next step the corroded steel bars were subjected to tensile and compressive loadings using an Instron machine (model 3382). All tests were performed in displacement control adjusted to the desired strain rates, which were from 0,3.10-3[1/s] up to 36.10- 3[1/s] and from 0,6.10-5 [1/s] up to 0,3.10-3[1/s] for tensile and compressive tests, respectively. The experimental results of this study and its evaluation are presented. It is observable that the influence of strain rate on the flow stress of corroded and accordingly of non-corroded specimens has a similar effect.
Mechanika pękania jest nauką młodą leżącą na pograniczu mechaniki i materiałoznawstwa. Jej rozwój jest ściśle powiązany z rozwojem badań doświadczalnych. Takie wskaźniki materiałowe jak udarność, współczynnik intensywności naprężeń, czy całka Rice'a mogą być wyznaczone tylko na drodze doświadczalnej. W artykule poruszono problem wpływu wstępnych odkształceń trwałych na te wskaźniki. Problem ten ograniczono jednak tylko do badań udarności ze względu na ich prostotę i taniość. Do badań wybrano cztery stopy aluminium: PA4N , PA45, PA6N, PA7N i jeden gatunek stali C30. Badania przeprowadzono zgodnie z normą PN-791H-00370 dla następujcych wartości odkształceń wstępnych -3,0; -1.5; -07. 0,0 ;07; 1,5; 3,0; 5,0; 7,0; 9,0%. Łącznie wykonano ponad 800 próbek z karbem typu U i V. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że odkształcenia wstępne mają istotny wpływ na udarność. Wpływ ten można opisać prostą zależnością funkcyjną której współczynniki zaIeżne od rodzaju materiału i typu karbu mogą być wyznaczone na drodze doświadczaInej. Przedstawione wyniki mają duży waIor poznawczy i mogą być wykorzystane przy prognozowaniu, znacznie droższych niż badania udarności badań nad wpływem wstępnych odkształceń trwałych na współczynnik intensywności naprężeń czy całkę Rice'a.
EN
Fracture mechanics is a young science located in the borderland between mechanics and material science. Its development is closely connected with the progress of experimental studies. Some important mechanical properties such as impact resistance, stress intensity factor, the Rice integral, can only be deterrnined by using experimental tests. The values of these properties depend on many factors. This paper is concemed with the influence of initial permanent strains on the values of these mechanical properties. For simplicity and cheapness the investigation was begun on the influence of the initial perrnanent strains on the notch impact strength of a few metals. Four aluminium alloys PA4N , PA45, PA6N, PA7N and structural steel C30 were chosen for the tests. The tests were carried out using the following values of permanent initial strains -3.0, - 1.5, -0.7 , 0.0, 0.7 , 1.5, 3.0, 5.0, 7.0, 9.0%. The notch impact tests were performed according to the specification PN-79/H-04370, using specimens with notches U and V. In all over 800 specimens were tested. The results of this investigation have demonstrated that the initial permanent strains have real influence on the notch impact strength. An increase of the value of perrnanent extension or compression causes a dec
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.