Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Review of analytical models for estimating the bearing capacity of wooden beams reinforced with fiber composites

Jończyk Damian, Rajczyk Marlena

Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo

|

2021

|

Z. 27 (177)

76-82

PL

Wykorzystanie kompozytów do wzmacniania konstrukcji drewnianych jest obecnie popularnym rozwiązaniem konstrukcyjnym. Pomimo popularności rozwiązania nadal brak przepisów normatywnych określających sposoby szacowania nośności elementów drewnianych wzmacnianych kompozytami. Możliwe jest wykorzystanie metod numerycznych, lecz jest to metoda stosunkowo pracochłonna. W artykule przedstawiono przegląd najbardziej popularnych metod analitycznych służących do szacowania nośności zbrojonych elementów drewnianych.

EN

The use of composites to strengthen wooden structures is currently a popular construction solution. Despite the popularity of the solution, there are still no normative regulations specifying the methods of estimating the load-bearing capacity of wooden elements reinforced with composites. It is possible to use numerical methods, but it is a relatively laborious method. Due to the lack of normative requirements, engineers designing composite beams must use the methods presented in the literature. The article presents an overview of the most popular analytical methods for estimating the load-bearing capacity of reinforced wooden elements.

2

A comparative numerical analysis of glued laminated timber beams reinforced with bars made of various materials

Jończyk Damian

Budownictwo o Zoptymalizowanym Potencjale Energetycznym

|

2021

|

Vol. 10 Nr 1

151--159

EN

The use of fibrous composites to reinforce various structures is an increasingly common practice in construction. Wooden structures are commonly reinforced with composite materials. However, due to the lack of standard regulations for the design of reinforcements with the use of composites, many structural calculations are made in numerical analysis programs using the Finite Element Method (FEM). The article presents numerical calculations of glued laminated timber beams reinforced with various composite rods made using basalt, aramid, glass and carbon fibers. The stiffnesses and the normal stress distributions of the reinforced beam and the comparative, unreinforced beam were compared. The most effective reinforcement found uses carbon CFRP rods.

3

A calculation of the load bearing capacity of glulam beams with BFRP reinforcement

Jończyk Damian

Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo

|

2020

|

Z. 26 (176)

60-65

EN

Strengthening timber elements using fiber composites increasingly being used in construction. Despite the increasing popularity of this solution, there are still no normative provisions. The article discusses the effectiveness of the most common method used to determine the load capacity of glued laminated timber beams reinforced with BFRP materials. Load capacity values, calculated analytically, were compared with the values determined in experimental tests. The method presented in the article may be helpful from an engineering perspective.

PL

Wzmacnianie elementów drewnianych z wykorzystaniem kompozytów włóknistych jest coraz szerzej stosowanym rozwiązaniem w budownictwie. Pomimo zwiększającej się popularności rozwiązania nadal brakuje przepisów normatywnych. W artykule oszacowano przydatność powszechnie znanej metody określania nośności wzmacnianych elementów drewnianych do obliczania belek z drewna klejonego warstwowo wzmacnianych materiałami BFRP. Porównano wartości nośności obliczone analitycznie z wartościami wyznaczonymi w badaniach eksperymentalnych. Metoda przedstawiona w artykule może być pomocna z inżynierskiego punktu widzenia.

4

A numerical analysis of different methods for strengthening beams made of glulam with CFRP fiber composites

Jończyk Damian

Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo

|

2019

|

Z. 25 (175)

72-77

EN

Due to the favorable properties, composite materials are increasingly used in construction. Especially, they are often used to reinforce structural elements made of traditional building materials. The article presents numerical calculations of glued laminated timber beams reinforced with CFRP fiber composites in the form of tapes and bars, used in a different geometrical arrangement. The analysis was performed in the linearelastic range in the ANSYS program. Based on numerical calculations, it was determined that the most effective method is strengthening using a horizontal tape pasted between the last and the second last sipe.

PL

Ze względu na korzystne właściwości coraz szerzej wykorzystywanym materiałem w budownictwie są materiały kompozytowe. Szczególnie często używa się ich przy wzmacniani elementów konstrukcyjnych wykonanych z tradycyjnych materiałów budowlanych. W artykule przedstawiono obliczenia numeryczne belek z drewna klejonego warstwowo wzmocnionych kompozytami włóknistymi CFRP w postaci taśm i prętów, zastosowanych w różnym układzie geometrycznym. Analizę wykonano w zakresie liniowo-sprężystym w programie ANSYS. Na podstawie obliczeń numerycznych określono, że najbardziej efektywne jest wzmocnienie z wykorzystaniem poziomej taśmy wklejonej pomiędzy ostatnią a przedostatnią lamelę.

5

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.

6

Thermal Properties of Functionally Graded Fibre Material

Turant J., Radaszewska E.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2016

|

Vol. 24, no. 4 (118)

68--73

EN

In this paper the problem of modelling graded materials in the form of a fibre composite with varying fibre diameter is considered. The aim of modelling was to determine the micro and macroscopic thermal properties of this type of material, in which the average thermal conductivity in relation to fibre saturation changes was calculated at any point of fibre FGM, and then the effective thermal conductivity of a whole layer of the material was determined. To do that, a unit cell of the material of given structure was isolated and the onedimensional heat flux passing through it was considered. As an effect of the investigation, the procedure of effective thermal conductivities calculation was presented and illustrated with a numerical example. Additionally the discrete and continuous approach to the effective thermal conductivities calculations were analysed and compared.

PL

W pracy zajęto się problemem modelowania włóknistych materiałów gradientowych o zmiennej średnicy włókien. Celem modelowania było określenie mikro i makro własności termicznych tego typu materiałów. Konsekwentnie, w dowolnym punkcie materiału gradientowego obliczono średni współczynnik przewodzenia ciepła w kierunku zmian nasycenia kompozytu włóknami a następnie określono efektywną przewodność cieplną całej warstwy materiału. W tym celu wyodrębniono elementarną komórkę materiału o określonej strukturze i rozpatrzono dla niej jednowymiarowy przepływ ciepła. Zaprezentowaną metodologię obliczania zastępczych współczynników ciepła zilustrowano numerycznym przykładem. Dodatkowo przeanalizowano i porównano dyskretne i ciągłe podejście do obliczenia zastępczych współczynników przewodzenia ciepła.

7

Modelowanie wieloskalowe gradientowych kompozytów włóknistych

Hatłas M., Beluch W.

Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Informatyki

|

2015

|

Vol. 14, Nr 1

5--13

PL

W pracy przedstawiono metodę modelowania wieloskalowego materiałów gradientowych na przykładzie kompozytu włóknistego o zmiennej średnicy włókna. Celem modelowania było wyznaczenie makroskopowych własności materiałowych określających zmiany w materiale gradientowym. Obliczenia wykonano w oparciu o analizę naprężeń z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES) oraz homogenizacji numerycznej.

EN

The paper presents a method for multiscale modelling of graded materials, on the example of fiber composite with varying fiber diameter. The aim of modelling was to determine the macroscopic material properties, which define changes in graded material. Calculations were based on stress analysis by means finite element method and numerical homogenization.

8

Druty kompozytowe o strukturze multiwłóknistej

Głuchowski W., Rdzawski Z., Domagała-Dubiel J., Sobota J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 1

24--26

PL

Aktualnie poszukuje się nowych materiałów o wysokiej wytrzymałości i konduktywności elektrycznej do zaawansowanych zastosowań elektrycznych. Obiecującą grupą materiałów przeznaczonych do produkcji generatorów silnych i zmiennych pól magnetycznych są stopy Cu-Nb. Do badań wybrano materiał wytwarzany poprzez ciągnienie pakietu drutów niobowych w rurze miedzianej z pominięciem klasyczynych operacji topienia i odlewania. W ten sposób wytworzono drut kompozytowy o uporządkowanej mikrostrukturze, zawierający ponad 820 000 ciągłych włókien niobu o średnicy od 100 do 200 nm rozłożonych w osnowie czystej miedzi. W pracy zaprezentowano wyniki badań mikrostruktury, właściwości mechanicznych i elektrycznych na poszczególnych etapach przetwarzania. Wytrzymałość na rozciąganie drutu osiągnęła 700 MPa, konduktywność elektryczna była na poziomie 54 MS/m.

EN

The new high strength high electrical conductivity materials are demanded for advanced electric applications. Cu-Nb wires are promising materials for generators of strong and variable magnetic fields production. Material used in the studies was produced by bundle drawing of niobium wire in copper tube without classical melting and casting. In this manner, the composite wire with ordered microstructure, containing more than 820 000 niobium filaments having a diameter between 100 and 200 nm distributed in a matrix of pure copper was produced. Microstructure, mechanical and electrical properties were presented in relation to processing stage. The tensile strength of the wire has reached 700 MPa and the electric conductivity was 54 MS / m.

9

Radiation curing: coatings and composites

Berejka A. J., Montoney D., Cleland M. R., Loiseau L.

Nukleonika

|

2010

|

Vol. 55, No. 1

97-106

EN

The initial experiments conducted in the late 1960's at Radiation Dynamics, Inc. (now IBA Industrial, Inc.) showed that by removing the pigment from a radiation curable coating formulation, the same binder system could be used as a matrix system for electron beam (EB) cured fiber reinforced composites. Recently, the binder systems used for EB curable coatings have also been successfully used (without pigments) as the matrices for EB and X-ray cured fiber composites. Insights gained from the development of coatings were translated into desirable properties for matrix materials. For example, understanding the surface wetting characteristics of a coating facilitated the development of a matrix that would wet fibers; the development of coatings that would adhere to rigid substrates as metal while being bent, as for coil coatings, and which would exhibit impact resistance when cured on a metal also imparted impact resistance to cured composite materials. Thermal analyses conducted on the coating binder cured at low energies were consistent with analyses performed on thick cross-sections as used for matrices. The configuration of the final product then dictated the modality of curing, be it low-energy EB for coatings or higher energy EB or X-ray curing for composites. In industrial radiation chemistry, one deals with monomers and oligomers (similar to 102 and similar to 103 to 104 Daltons molecular weight, respectively). Thus, one can approach the development of coating binders or matrix systems as one would approach the synthesis of organic polymers. The desired final material is a fully cured and cross-linked polymer. In contrast, concepts involved in “formulating” are often derived from dealing with high molecular weight polymers (similar to 105 + Daltons) in which intense mechanical mixing is used to bring different ingredients together. When synthesizing a radiation curable coating or matrix system, greater attention is given to microphase compatibility as reflected in the microhomogeneity of the entire material.

10

Residual stresses and deformation behaviour of unsymmetric composites

Hufenbach W., Kroll L., Gude M.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn. Seria Konferencje / Politechnika Śląska

|

1998

|

nr 1, t. 2

185-191

EN

During the manufacturing process of fibre-reinforced laminates with variable fibre-orientations residual stresses build up due to the directional expansion of the single orthotropic UD-layers. In the case of unsymmetric composites this effect, caused by temperature, chemical shrinkage and furthermore media influences, often leads to large out-of-plane deformations. Besides the thermal influence, especially the chemical shrinkage of the epoxy resin induces residual stresses in the UD-layer, which cannot be neglected for an advanced design process. Therefore, an indirect method was developed to determine the characteristic shrinkage value function by comparing the theoretically predicted and experimentally measured laminate curvatures.

PL

Temat pracy stanowi analiza kołowych delaminacji umiejscowionych między warstwami kompozytu, różniącymi się grubością i kierunkiem zbrojenia. Rozkład energii pękania wyznaczono posługując się metodą pracy zamknięcia szczeliny. We wszystkich analizowanych przypadkach stwierdzono, że jednoosiowe obciążenie zewnętrzne indukuje lokalnie, wzdłuż frontu delaminacji GI, GII, GIII. Wzajemne relacje tych wielkości zależą od względnej sztywności odseparowanych warstw i azymutu. Udziały GI i GII są zbliżone, udział GIII znacząco mniejszy.

11

Novel stress analysis for notched anisotropic composite structures

Hufenbach W., Troschitz R., Kroll L.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn. Seria Konferencje / Politechnika Śląska

|

1998

|

nr 1, t. 2

179-184

EN

In order to determine the stress concentrations induced by elastic inclusions in fibre-reinforced structures an extended analytical model is developed. The calculation of the stress fields is based on the method of conformal mappings combined with the method of complex-valued stress functions. Examplarily the stress and strain fields at cut-outs in slightly curved vessels made of glass fibre-reinforced plastics (GFRP) are calculated using the novel structure analysis; an excellent agreement between the numerical and experimental results has been achieved.

PL

Temat pracy stanowi analiza kołowych delaminacji umiejscowionych między warstwami kompozytu, różniącymi się grubością i kierunkiem zbrojenia. Rozkład energii pękania wyznaczono posługując się metodą pracy zamknięcia szczeliny. We wszystkich analizowanych przypadkach stwierdzono, że jednoosiowe obciążenie zewnętrzne indukuje lokalnie, wzdłuż frontu delaminacji GI, GII, GIII. Wzajemne relacje tych wielkości zależą od względnej sztywności odseparowanych warstw i azymutu. Udziały GI i GII są zbliżone, udział GIII znacząco mniejszy. ý˙˙W‹˝Tý

12

Probabilistic effective heat conductivity of fiber composites

Kamiński M.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

1998

|

Vol. 2, nr 2

175--207

EN

In the paper an attempt for the probabilistic homonigenization in heat conduction problems of fiber composites is presented. On the basis of the effective modules approach applied to scalar fields, numerical method of heat conduction problem homogenization based on the Montc-Carlo simulation (MCS) technique is proposed and implemented in the program MCCEFF. This program has been used to numerical studies of stochastic sensitivity of effective heat conductivity probabilistic moments to different input geometrical as well as material random parameters of the composite being modelled. Computational experiments provided in the paper show probabilistic moments up to fourth order of effective conductivity coefficient as well as its upper and lower bounds. Moreover, the probabilistic convergence of results with increasing number of random trials used in simulation has been studied. Finally, effectiveness of computational algorithm worked out is verified on the example of heat conduction problem in fiber reinforced composite which has been computed by the use of program ABAQUS.