Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nośność graniczna próbek wykonanych z betonu samozagęszczalnego układanego wewnątrz rur kompozytowych

Ostrowski Krzysztof Adam, Sikora Oliwia, Furtak Kazimierz

Inżynieria i Budownictwo

|

2023

|

R. 79, nr 11-12

604--607

PL

W ostatnich latach materiały kompozytowe są szeroko stosowane w celu wzmacniania istniejących konstrukcji, także betonowych. Na ogół proces ten polega na przyklejeniu maty lub taśmy z włókien węglowych (bądź innych) do uprzednio przygotowanej powierzchni betonu, najczęściej przy użyciu żywicy epoksydowej. Wykonywanie konstrukcji betonowych - szczególnie słupów betonowych - wiąże się między innymi z koniecznością wykonania deskowania, systemów rusztowań i późniejszego rozformowania elementu. Proces ten bywa czasochłonny, co wpływa na szybkość wykonania i koszt słupów betonowych. W pracy zaproponowano sposób wykonywania rur kompozytowych z laminatów węglowych oraz ich późniejsze wykorzystanie jako traconą formę do wykonania cylindrycznych próbek zespolonych. Rury kompozytowe o grubości 0,3 i 0,9 mm wypełniono betonem samozagęszczalnym, a następnie poddano badaniom niszczącym w teście jednoosiowego ściskania. Wytrzymałość na ściskanie betonu w osłonie rury o grubości 0,3 mm (SCC-0,3) i 0,9 mm (SCC-0,9) była odpowiednio większa o 37% i 95% w porównaniu z betonem referencyjnym. Średnia wartość maksymalnej odkształcalności osiowej grup próbek wyniosła 0,0048, 0,0069 i 0,0151, odpowiednio dla betonu samozagęszczalnego (SCC), SCC-0,3 i SCC-0,9. Odnotowano także wzrost modułu sprężystości podłużnej betonu wewnątrz rur kompozytowych. Uzyskane wyniki wykazały dobrą współpracę zbrojenia zewnętrznego (rury kompozytowej) z rdzeniem betonowym, pomimo małej przyczepności pomiędzy tymi elementami.

XX

In recent years, composite materials have been widely used to reinforce existing structures, including concrete elements. This process generally consists in gluing a carbon fibers (or other) mat to a previously prepared concrete surface, most often using epoxy resin. Making concrete structures - especially concrete columns - involves the need to make formwork and scaffolding systems and then demolding the elements. This process can be time-consuming, which affects the speed and cost of building a concrete column. This work proposes a method of preparing composite tubes from carbon laminates and their subsequent use as a lost mold for the production of cylindrical composite samples. Composite tubes with an average thickness of 0.3 and 0.9 mm were filled with self-compacting concrete and then subjected to destructive testing in the uniaxial compression test. The compressive strength of the concrete in the 0.3 mm (SCC-0.3) and 0.9 mm (SCC-0.9) pipe sheath was 37% and 95% higher, respectively, compared to the reference concrete. The average value of the maximum axial deformation was 0.0048, 0.0069 and 0.0151 for self-compacting concrete (SCC), SCC-0.3 and SCC-0.9, respectively. An increase in the modulus of elasticity was also noted for the concrete in the composite pipes. The obtained results showed good cooperation of the external reinforcement (composite tube) with the concrete core, despite the infinitesimal adhesion between these elements.

2

Performance of steel–polymer–steel seafloor pipeline buried in earthquake fault zones

Thang Vul, Hui David, Marshall Peter W., Zhou Jianren

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 4

art. no. e174, 2022

EN

Steel tubular structures are widely used in offshore structures, such as fixed, floating, and seafloor pipelines. The earthquake can cause relatively large pipe displacement, especially in the fault zone. Therefore, single-wall buried pipelines or piles of the offshore fixed platform in these zones could be under buckling and wrinkling which would lead to the severely deteriorated performance of the pipelines or costly failure. The purpose of this research is to prevent these types of failures by developing innovative double-wall steel–polymer–steel (SPS) composite pipes in place of single-wall pipes. In the double-wall pipe, the annulus of the inner and outer pipe was grouted with polymer. Verification exercises for single-wall pipe in air and buried in clay, and double-wall pipes in the air were performed. Thereafter, an analysis of laterally loaded SPS double-wall composite pipes in clay was performed and the pipe responses were examined. A comparison of performance behaviors for single and double-wall pipes was also performed. It was found from this research that double-wall SPS composite pipes demonstrated increased tolerance for higher levels of displacements, strain, stress, and ovality under work environments where pipelines could be subjected to large displacement in the earthquake fault zone. For those composite pipes in which there is no bond between the polymer layer and inner/outer steel pipes, the composite pipes showed wrinkles on the compression side of the pipe even under a small displacement. So, the polymer and steel must be bonded to have a good composite section. The composite pipes with stiffer polymer grout showed a better performance while soft polymer did not contribute to the overall stiffness of the composite pipes. In addition, the effects of weld on the outer steel pipes were also studied and the results were documented.

3

Właściwości i struktura złączy spawanych doczołowo z rury kompozytowej 3R12/4L7 przeznaczonych do pracy w przemyśle energetycznym

Konieczna N.

Przegląd Spawalnictwa

|

2017

|

R. 89, nr 2

10--13

PL

W pracy przedstawiono technologię spawania innowacyjnej rury kompozytowej w postaci złącza doczołowego. Celem prowadzonych badań była ocena jakości złącza spawanego z rury kompozytowej. Połączenie spawane złożone z rur ze stali 3R12/4L7 zostało poddane badaniom makroskopowym i mikroskopowym oraz pomiarom twardości. Uzyskane wyniki świadczą o wysokiej jakości połączenia spawanego, a zastosowana technologia może w przyszłości posłużyć inżynierom spawalnikom, technologom oraz konstruktorom w projektowaniu złączy z innowacyjnego materiału.

EN

The paper presents the developed welding technology innovative composite pipe in the form of a butt-welded joint. The object of the study was to assess the quality of the welded joint with the composite pipe. The welded joint made of steel 3R12/4L7 has been tested macroscopic and microscopic, then measured for hardness with Vickers method. The results show high quality of the weld joint, and the technology can be used in the future welding engineers, technologists and engineers in the design of the connectors on the innovative material.

4

Badanie rozkładu naprężeń w wielowarstwowej rurze kompozytowej

Krysiak P., Błachut A.

Modelowanie Inżynierskie

|

2017

|

T. 32, nr 63

90--96

PL

Praca dotyczy analizy zagadnień związanych z modelowaniem struktur kompozytowych o geometrii rurowej. Głównym celem pracy było zaprojektowanie struktury wielowarstwowej nawijanej rury kompozytowej w taki sposób, aby po obciążeniu rozkład naprężeń obwodowych był możliwie jednorodny, co dawałoby szansę na redukcję masy kompozytu przy zachowaniu jego odpowiedniej wytrzymałości. Opracowane wyniki modelowania mogą służyć do opracowania technologii wytwarzania kompozytowych rur do transportu sprężonych gazów pod wysokim ciśnieniem. W ramach pracy wykonano model obliczeniowy dedykowany dla jedno- oraz wielowarstwowych struktur kompozytowych. Równania opisujące rozkłady naprężeń wyprowadzono na podstawie zagadnienia Lamego, określające rozkład naprężeń w rurze grubościennej w warunkach płaskiego stanu naprężenia.

EN

The paper concerns analysis of the issues concerning the modeling of tubular composite structures. The main issue of the work is to design a multilayer structure of filament-wound composite pipes in such a manner, that following loading, the hoop stress distibution would be as uniform as possible. That would allow for the reduction of the mass of the composite, while maintaining the proper mechanical strength. The application goal is the use of the modeling to develop a new manufacturing technology of composite pipes for the transportation of compressed gases under high pressure. The project included the development of a calculation model dedicated to both the mono- and multilayer composite structures. The equations describing the stress distribution were derived based on the Lame’s problem, which specifies the stress distribution in a thick-walled pipe under the conditions of plane stress state.

5

Badanie złączy spawanych innowacyjnej rury kompozytowej dla energetyki

Konieczna N., Lalik S.

Przegląd Spawalnictwa

|

2016

|

R. 88, nr 7

5--8

PL

Celem prowadzonych badań była ocena jakościowa złączy spawanych ze spoinami pachwinowymi w konfiguracji rura kompozytowa – płaskownik oraz określenie wpływu energii liniowej spawania podczas spawania złączy. Złącze spawane złożone z rury kompozytowej 3R12/4L7 oraz płaskownika ze stali X6CrNi18-10 zostało poddane badaniom makroskopowym i mikroskopowym, następnie wykonano pomiar twardości metodą Vickersa, a także przeprowadzono technologiczną próbę rozciągania. Uzyskane wyniki świadczą o wysokiej jakości połączenia spawanego oraz wpływie zastosowanej energii liniowej spawania na poszczególne obszary złącza spawanego.

EN

The object of study was to estimate the quality of the welded joints with fillet welds in the configuration of composite pipe-steel flat and determine the effect of arc linear energy welding joints. Welded joint consisting of a composite pipe 3R12/4L7 and flat of steel X6CrNi18-10 has been tested macroscopic and microscopic, then measured for hardness with Vickers method and a technological tensile test was conducted. The results show of the high quality of the welded joint and the effect of the applied arc linear energy to the different areas of the welded joint.

6

Wpływ rodzaju włókna oraz liczby warstw na wytrzymałość wielowarstwowej rury kompozytowej

Krysiak P., Błachut A., Czapliński T., Kaleta J.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2014

|

[R.] 20, nr 1 (157)

34--39

PL

W pracy przedstawiono zagadnienia dotyczące modelowania oraz obliczania wielowarstwowych nawijanych struktur kompozytowych o geometrii rurowej. Na wstępie zaprojektowano i wykonano dwa rodzaje próbek kompozytowych na bazie włókien ciągłych, szklanych i węglowych. Następnie wykonano analizę mikroskopową ich przekrojów, a na tej podstawie określono zawartość objętościową włókien w osnowie oraz wyznaczono stałe materiałowe metodą homogenizacji. W kolejnym kroku, na podstawie opracowanego modelu obliczeniowego, wyznaczono rozkłady naprężeń obwodowych oraz promieniowych w rurowych strukturach wielowarstwowych.

EN

The paper presents the issues concerning the modeling and calculation of the multilayer wound composite structures of tubular shapes. The starting point was to design and prepare two types of composite samples based on glass and carbon filaments. When it was done, the group performed a microscopic analysis of their cross sections in order to determine the volume content of the fibers in the matrix. The mechanical properties were obtained by means of a homogenization method. In the next step, distributions of radial and circumferential stress in the tubular multilayer structures were determined according to the developed computational model.

7

Wpływ wzorów mozaikowych na rozwój uszkodzeń nawijanych rur kompozytowych

Błażejewski W.

Zeszyty Naukowe. Mechanika / Politechnika Opolska

|

2013

|

z. 101

15--16

PL

Metoda nawijania polega na nawijaniu przesyconych żywicą wiązek włókna na obracający się rdzeń. Uzyskany w ten sposób materiał kompozytowy jest bardzo zbity, wiązki są ze sobą związane spoiwem (np. żywicą epoksydową), ułożone zgodnie z zaplanowanym programem w warstwach. W opisie nawiniętej struktury kompozytowej najważniejsze parametry to: szerokość i grubość wiązki (taśmy), odległość pomiędzy ułożonymi równoległymi wiązkami, liczba warstw (krzyżowych, obwodowych, wzdłużnych), średnica rdzenia, kąt nawijania w warstwach.

8

Rury kompozytowe o różnych strukturach wzmocnienia wytworzone metodą RTM

Kozioł M., Śleziona J.

Kompozyty

|

2009

|

R. 9, nr 3

244-249

PL

Zaprezentowano badania wpływu struktury wzmocnienia na właściwości wytrzymałościowe rur wytworzonych metodą RTM. Rury wytworzono metodą RTM, z zasysaniem próżniowym, w dwuczęściowej formie aluminiowej z usuwalnym zbieżnym rdzeniem z PCW. Zastosowano następujące typy wzmocnienia: 1) z włókna szklanego tkaniny: jednokierunkową 350 g/m2, krzyżową 350 g/m2 oraz satynową 350 g/m2; 2) z włókna węglowego: tkaninę krzyżową 160 g/m2, rękaw o ułożeniu satynowym 215 g/m2. Jako osnowy użyto żywicy epoksydowej. Pierścienie z wytworzonych rur poddano próbom statycznego ściskania w kierunku osiowym i promieniowym. Zmierzono też udział objętościowy włókien. Przeprowadzono analizę porównawczą uzyskanych wyników. Stwierdzono, że technologia RTM umożliwia wytworzenie rur kompozytowych zadowalającej jakości. Wytworzone rury, wzmocnione zarówno włóknami szklanymi, jak i węglowymi, cechują się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi. Przy podobnym ułożeniu wzmocnienia w rurze, kompozyty z włóknem węglowym wykazują istot-nie wyższy moduł sprężystości przy ściskaniu promieniowym w porównaniu z kompozytami na bazie włókna szklanego. Na korzyść włókien szklanych, jako wzmocnienia rur, przemawia bezpieczniejszy przebieg zniszczenia przy ściskaniu promieniowym. Pod względem wytrzymałości i modułu szczególnie dobrze wypada kompozyt z rury wzmocnionej tkaniną szklaną jednokierunkową. Ma on bardzo dużą wytrzymałość i korzystny przebieg zniszczenia w kierunku promieniowym, natomiast w kierunku osiowym wypada niewiele gorzej od pozostałych kompozytów. Kompozyt wzmocniony rękawem włókna węglowe-go wykazuje wyższy moduł i korzystniejszy przebieg zniszczenia przy ściskaniu promieniowym w porównaniu z kompozytem wzmocnionym tkaniną. Wypada jednak nieco gorzej pod względem wytrzymałości. Udziały objętościowe włókien w wytworzonych kompozytach nie są na zadowalającym poziomie, a mimo to uzyskane właściwości mechaniczne należy uznać za bardzo dobre. Świadczy to o dużym potencjale metody RTM w zakresie wytwarzania rur kompozytowych i konieczności oraz celowości dalszych prac nad jej modyfikacją. Powinny one objąć głównie projektowanie i wytwarzanie preform wzmocnienia oraz form pod kątem zwiększenia udziału włókien w wytwarzanych kompozytach. Praca stanowi wstępny etap badań mających na celu wdrożenie do produkcji metodą RTM wysokowytrzymałych, obustronnie gładkich rur kompozytowych.

EN

The paper presents the results of investigations on an effect of reinforcing structure on strength of composite pipes manufactured by RTM method. The pipes were manufactured by vacuum-aspiration RTM method, in 2-part aluminium mold, with removable tapered PVC core. Following reinforcement types were applied: 1) glass fibre fabrics: unidirectional of 350 g/m2, plain weave of 350 g/m2, and satin of 350 g/m2; 2) carbon fibre: plain weave fabric of 160 g/m2, satin sleeve of 215 g/m2. Epoxy resin was used as a composite matrix. Rings cut from the pipes were put to static compression tests into axial and radial directions. Fibre volume fraction was also measured. Comparative analyse of obtained results was carried out. It was found that RTM technology enable manufacturing of composite pipes of satisfactory quality. The manufactured pipes, reinforced with glass fibres and carbon fibres as well, show very good mechanical properties. The carbon fibre composites have significantly higher elastic modulus by radial compression, in comparison with glass fibre composites, by equivalent reinforcement stacking sequence in a pipe. An advantage of glass fibres, as a reinforcement in pipes, is "safer" failure progress by radial compression. Concerning strength and modulus, especially good is the unidirectional glass fabric reinforced composite. It shows very high strength and advantageous failure progress into radial direction. However, it shows only a bit lower strength into axial direction, when compared with the other composites. The carbon sleeve composite shows higher modulus and more advantageous failure progress by radial compression in comparison with the carbon fabric composite. However, it shows lower strength. Fibres volume fractions of the composites are not on satisfactory level. However, their mechanical properties should be aknowledged as very good. It testifies of grat potential of RTM method in range of manufacturing the composite pipes and it is necessary and purposeful to continue works leading to its modification. The works should incorporate mainly projecting and manufacturing of reinforcing preforms and molds, leading to an increase in fibre volume fraction of manufactured composites. The works descripted in this paper are preliminary stage of investigations aiming at an implement of the RTM method for mass production of high-strength, two-side smooth composite pipes.