Metoda prognozowania intensywności uszkodzeń rurociągu z kompozytu polimerowego.

• Autorzy: Bełzowski A.

Warianty tytułu

EN

A method for evaluating failure rate of polymer composite pipework.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stosowanie kompozytów polimerowych w budowie rurociągów infrastruktury miejskiej i przemysłowej wymaga znajomości ich własności użytkowych w okresie planowanej eksploatacji. Równie ważnym zagadnieniem jest optymalny wybór materiału do długotrwałej pracy pod obciążeniem. Materiały kompozytowe są podatne na rozwój procesów degradacji spowodowanej przez obciążenia i oddziaływanie środowiska. Zjawiska te obniżają stopniowo własności mechaniczne materiału, co pogarsza wskaźniki niezawodności konstrukcji. Przedstawiona metoda określania intensywności uszkodzeń rurociągu kompozytowego opiera się na wynikach badań wytrzymałości resztkowej kompozytu poddanego degradacji zmęczeniowej. Bieżące wartości wytrzymałości na zginanie materiału określone doświadczalnie na próbkach małogabarytowych przetransportowano na materiał odcinka rurociągu ciśnieniowego za pomocą zależności opisujących efekt skali. Umożliwiło to oszacowanie wartości funkcji niezawodności oraz intensywności uszkodzeń hipotetycznego rurociagu wykonanego z kompozytu polimerowego. Proponuje się wykorzystywanie opisanej metody do oceny porównawczej kompozytów stosowanych w budowie rurociągów.

EN

For polymer composites to be used rationally in municipal and industrial pipeline systems it is necessary to know how their properties will vary throughout the whole period of service as degradation processes induced by load and various physical/chemical effects result in decreasing mechanical properties and reduced indexes of structural integrity. The presented method of evaluating the damage level of polymer composite pipework is based on results from laboratory tests of residual strength in material subject to degradation under fatigue loading or prolonged static loading. Having determined actual bending strength of the material in the form of laboratory specimens with various amounts of induced fatigue damage the author was able to evaluate the corresponding strength values for a pressure pipework section using relationships accounting for the size effect. As a result the reliability function values could be determined at individual points of the number-of-cycles (or time) axis and, consequently, the damage level of the structure could be estimated. The quoted numerical results obtained from tests on glass fibre-epoxy laminate serve as confirmation of validity of the presented concept. The method is capable of allowing for changes in the mean value and scatter of material strength and, to some extent, for the size effect. It must be noticed, however, that the size effect in polymer composites is still an inadequately investigated area and therefore the use of the method should be limited to comparative assessment of materials available on the market.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt polimerowy; wytrzymałość resztkowa; trwałość; intensywność uszkodzeń; rurociągi z kompozytów polimerowych

EN

polymer composite; remaining strength; long term durability; failure rate; polymer composite pipeworks

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Zagadnienia Eksploatacji Maszyn
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 36, nr 4
• Strony: 69--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Bełzowski A.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Materiałoznawstwa i Mechaniki Technicznej, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Bibliografia

• [1] Mallinson, J. H.: Chemical plant design with reinforced plastics. MC Graw Hill, 1969.
• [2] Le, Courtois T.: PWR Composite material use: a particular case of safety - related service- water pipes. Mat. Konf. „ Enercomp 95 ”, Ed. Technomic Pub., Montreal 1995, s. 835-843.
• [3] Belzowski, A, Krawczak, P., Pabiot J.: Zagadnienie wytrzymałości długotrwałej rur z kompozytów polimerowych. Dozór Techniczny, 31-36, 2000, 2.
• [4] Stinchcomb, W.W., Bakis, C.E.: Fatigue behaviour of composite laminates. Fatigue of Composite Materials, Editor: Reifsnider K.L., Composite Materials Series, Vol. 4, Elsevier, 1991, s. 105-180.
• [5] Pabiot, J. i współautorzy: Influence of the flbre/matrix interface on the longterm behaviourof filamentwound epoxy/glass tubing systems. Composite Polymers, 1991, 4, 299-315.
• [6] Belzowski, A.: Ocena wytrzymałości długotrwałej kompozytów polimerowych z uwzględnieniem procesu degradacji i efektu skali. Wysłane do Archiwum Inżynierii Lądowej w lutym 2001.
• [7] Zweben, C.: Is there a size effect in composites? COMPOSITES, 1994, 25, 6, 451-454.
• [8] Wisnom ,M.R.: Size effects in the testing of fibre-composite materials. Composites Science and Technology, 1999, 59, 1937-1957.
• [9] Tuttle, M.T.: A framework for long-term durability predictions of polymeric composites. Progress in Durability Analysis of Composite Systems, A. A. Balkema, Rotterdam 1996, s. 169-176.
• [10] Beaumont, P.W.R.: The failure of fibre composites: an overviev. J. of Str. Analysis, 1989, 24, 4, 189-205.
• [11] Andersons, J., Korsgaard, J.: Residual strength of GRP at high cycle fatigue. Proc. ICCM 11, 1997, S. 11-135-144.
• [12] Belzowski, A.: Badanie degradacji mechanicznej oraz ocena stopnia uszkodzenia polimerowych kompozytów włóknistych. II International Congress of Technical Diagnostics, Warszawa 2000, płyta CD, 10 s.
• [13] Wisnom, M.R.: Statistical aspects of failure offibre - reinforced composites: Proc. Instn. Mech. Eng., Vol. 12, PartG, 1998, s. 189-192.
• [14] Belzowski, A.: O praktycznych aspektach badań nad kinetyką rozwoju pęknięć poprzecznych w kompozytach warstwowych. I Konferencja „Polimery i Kompozyty Konstrukcyjne”, Kozubnik 1995, SIMP Gliwice, s. 95-101.
• [15] Migdalski, J. (red.): Inżynieria niezawodności. Poradnik. Wyd. ATR Bydgoszcz, ZETOM Warszawa 1992.
• [16] Kwietniewski, M., Roman M., Kłoss-Trębaczkiewicz, H.: Niezawodność wodociągów i kanalizacji. Arkady, Warszawa 1993.
• [17] Wieczysty, A.: Niezawodność systemów wodociągowych i kanalizacyjnych. Wyd. Pol. Krakowskiej, 1990.
• [18] Kuś, K.: Podstawy kwalifikowania sieci wodociągowej do wymiany. II Konf. Nauk.- Techn. „Materiały z tworzyw sztucznych w sieciach i instalacjach wodno-kanalizacyjnych”. Pol. Śląska, Ustroń 1996, s. 27-37.
• [19] Borgoń, J., Smoliński, H.: Ocena bezpieczeństwa konstrukcji samolotu. Biuletyn WAT, rok XLII, nr 3 (487), marzec 1993, 77-83.
• [20] Bełzowski, A., Kolonko, A., Wysocki, L.: Ocena degradacji zmęczeniowej rur kompozytowych do budowy sieci wodociągowych i kanalizacyjnych. XIX Sympozjum Mechaniki Eksperymantalnej Ciała Stałego, Jachranka 2000, s. 110-115.
• [21] Bełzowski, A., Kolonko, A.: Strukturalne aspekty jakości i trwałości powłok kompozytowych stosowanych do rehabilitacji technicznej przewodów kanalizacyjnych. Mat. VII Konferencji Infrastruktura Podziemna Miast, Warszawa, 1999, s. 25-36.
• [22] Marques Torres, A., De Brito Martins, F.: Comparison of methodologies for prediction oflong-termproperties of GRP pipes. Materiały Konferencji „Progress in Durability Analysis of Composite Systems”. Reifsnider & Cardon (eds), Balkema, Rotterdam 1998, s. 289- -294.
• [23] Bełzowski, A., Bąkowski, D., Rechul, Z.: Niektóre kryteria oceny rur z chemoodpornych kompozytów polimerowych. Mat. Konf. „KOMPOZYTY 2000 - Teoria i praktyka”, Częstochowa-Ustroń 2000, 8 s.