Damage impact on load-carrying strength of fiber reinforced polymers composites to be used in bridge engineering

• Autorzy: Gołębiowski Ł. , Karczewski R. , Balke K. , Molak R.

Warianty tytułu

PL

Wpływ uszkodzeń na nośność kompozytów włóknistych o osnowie polimerowej do zastosowań w inżynierii mostowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Fiber reinforced polymer composites (FRP composites) are advanced technical materials nowadays, offering broad applications in bridge engineering science. This work is aimed at analysing FRP composite damage in static tensile tests, by assessing the load-carrying capacities of the tested specimens. For the tests, demonstrative scale composites for constructing structural components of the load-carrying girder of a bridge structure were used. Such materials are considered an alternative for steel and concrete today as they have superior strength parameters. This is shown by their higher maximum load values. In this work, several typical types of FRP composites damage in tensile tests are analysed. The damage in the form of local warp degradation (warp crushing) caused by mechanical impact reduced the load-carrying capacity of the specimens by 45%. The manufacturing defects, consisting in textile creasing while placing in the mould, and the introduction of holes for mechanical fixation of structural components also reduce the load-carrying capacity to about 20%.

PL

Kompozyty polimerowe wzmocnione włóknem (kompozyty FRP) są obecnie zaawansowanymi materiałami technicznymi, mającymi szerokie zastosowanie w inżynierii mostowej. Prezentowana praca ma na celu analizę zniszczenia kompozytów FRP, poddanych statycznej próbie rozciągania poprzez ocenę charakterystyk nośności badanych próbek. W badaniach wykorzystano kompozyty w skali demonstracyjnej do budowy elementów konstrukcyjnych dźwigara nośnego obiektu mostowego. Takie materiały uważane są dziś za zamiennik dla stali i betonu, ponieważ odznaczają się wyższymi parametrami wytrzymałościowymi. Świadczą o tym wyższe poziomy maksymalnego obciążenia. W pracy przeanalizowano kilka typowych uszkodzeń kompozytów FRP poddanych naprężeniom rozciągającym. Wprowadzenie uszkodzenia w postaci lokalnej degradacji osnowy (miażdżenie osnowy) wywołane mechanicznym uderzeniem wpłynęło na obniżenie nośności próbek do 45%. Na obniżenie nośności do około 20% wpływają również wady produkcyjne polegające na pofałdowaniu tkanin podczas rozkładania w formie oraz wprowadzenie otworów stosowanych do połączeń mechanicznych elementów konstrukcji.

Słowa kluczowe

EN

reinforced fiber polymers; composite load-carrying capacity; damage

PL

kompozyty włókniste o osnowie polimerowej; nośność laminatów; zniszczenie

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 15, nr 1
• Strony: 3--7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gołębiowski Ł.

• Warsaw University of Technology, The Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

autor

Karczewski R.

• Warsaw University of Technology, The Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

autor

Balke K.

• Warsaw University of Technology, The Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

autor

Molak R.

• Warsaw University of Technology, The Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Teti R., Machining of composite materials. Ann. CIRP 2002, 51, 2, 611-634.
• [2] Luck A., Hochste Stabilitat durch Langfaserverstarkung, Lange Fasern-kurze Zeiten, Industrie-Anzieger 2007, 129, 17, 34-35.
• [3] German J., Podstawy mechaniki kompozytów włóknistych, Wyd. Politechniki Krakowskiej, Kraków 1996.
• [4] Jones M., Mechanics of Composite Materials, Second Edition, Taylor and Francis, 1999, 519.
• [5] Tsai S.W., Wu E.M., A general theory of strength for anisotropic materials, Journal of Composites Materials 1971, January, 58-80.
• [6] Bień J., Modelowanie obiektów mostowych w procesie ich eksploatacji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2002.
• [7] Maksymowicz M., Cruz P., Bień J., Helmerich R., Concrete Railway Bridges - Taxonomy of Degradation Mechanisms Identified by NDT Methods, 3rd International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management, Porto 2006, 2-9.