Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental study on SHPB cyclic impact of rubber-cement composite with different confine modes

Yang Rongzhou, Xu Ying, Chen Peiyuan, Cheng Lin, Ding Jinfu, Fu Hongxin

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 2

517--534

EN

To promote the application of rubber-cement composites as the main bearing structure and key components in practical engineering under frequent dynamic disturbances, in this work, the split Hopkinson pressure bar (SHPB) cyclic impact tests of rubber-cement composite specimens with four different confine modes were carried out in which the impact load increased sequentially. The relationship between average strain rate, ultimate strain and impact times and the relationship between peak stress, damage energy, ultimate strain and incident energy were analyzed. The results showed that the appropriate confine reinforcement treatment can make rubber-cement composite give full play to its deformation ability when it was completely damaged. Carbon fiber-reinforced polymer (CFRP) sheet and steel cylinder can work together with the rubber-cement composite matrix to resist impact load, which effectively improves the structural strength, damage fracture energy, and cyclic impact resistance of the rubber-cement composite. Finally, based on the effect difference of confine modes, the simplified plane force models of rubber-cement composite specimens with four different confine modes were established, which clearly revealed the completely different impact resistance mechanism of the rubber-cement composites with different constraints under cyclic impact loading.

2

Charakterystyka porównawcza wytrzymałości betonu z dodatkiem włókien polimerowych

Blazy Julia, Drobiec Łukasz

Materiały Budowlane

|

2022

|

nr 9

44--48

PL

Celem artykułu była analiza porównawcza wytrzymałości betonu z dodatkiem włókien polimerowych uzyskanych w badaniach jednoosiowego rozciągania, trzypunktowego zginania i rozłupywania Montevideo. Wykonano jedną mieszankę bez włókien i pięć mieszanek fibrobetonowych z 2 lub 3 kg/m3 włókien o różnej geometrii i formie. Stwierdzono, że dodanie włókien nie wpłynęło w istotny sposób na maksymalną wytrzymałość betonu na ściskanie, jednoosiowe rozciąganie, zginanie i rozłupywanie. Natomiast poprawie uległy siły i wytrzymałości resztkowe, energia pękania i ciągliwość betonu. Obliczony współczynnik korelacji obciążenia (kTRMV = 1,5) pozwolił na porównanie wyników testu rozłupywania Montevideo z testami trzypunktowego zginania przy szerokości rozwarcia rysy większej niż 1 mm. Test rozłupywania Montevideo może być prostszą i bardziej kompaktową metodą badawczą w porównaniu z testem trzypunktowego zginania.

EN

The aim of the article was a comparative analysis of concrete strenght with the addition of polymer fibers subjected to three test methods: the uniaxial tensile test, the three-point bending test, and the Montevideo splitting tensile test. One mix without fibers and five fiber reinforced concrete mixes were made with 2 or 3 kg/m3 of polymer fibers of different geometry and form. It was found that the addition of fibers did not significantly affect the maximum compressive, uniaxial tensile, flexural, and splitting tensile strength of concrete. On the other hand, residual forces and strengths, fracture energy, and ductility of concrete were significantly improved. The calculated load correlation coefficient (kTRMV = 1.5) allowed the correlation of the results of the Montevideo splitting tensile test with the three-point bending test for a crack mouth opening displacement greater than 1mm. Overall, the Montevideo splitting test may be a simpler and more compact test method compared to the three-point bending test.

3

Experimental investigation on mode II fracture performance of old-new concrete

Liu Shuang, Shi Zhenwu, Jiang Tao, Wang Huili

Archives of Civil Engineering

|

2022

|

Vol. 68, nr 3

469--480

EN

The old-new concrete interface is the weakest part in the composite structure, and there are a large number of microcracks on the interface. In order to study the mode II fracture performance of the bonding surface of old-new concrete, the effect of planting rebar and basalt fiber is investigated. Nine Z-shaped old-new concrete composite specimens with initial cracks are made. Nine shear fracture load-displacement curves are obtained, and the failure process and interface fracture are discussed. On this basis, the mode II fracture toughness and fracture energy are obtained. The regression equations for fracture toughness and fracture energy are deduced with analysis of variance (ANOVA). The results show that fracture toughness and fracture energy increase with the increase of planting rebar number and basalt fiber content. With the increase of the planting rebar number, mode II fracture toughness and fracture energy increase more significantly. Planting rebar is the major factor for mode II fracture performance.

4

Mesoscale modeling of fracture in cement and asphalt concrete

Al-Jelawy Haider M., Al-Rumaithi Ayad, Fadhil Aqeel T., Naji Alaa J.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2021

|

Vol. 30, No. 3

439--450

EN

In this paper, mesoscale modeling is performed to simulate and understand fracture behavior of two concrete composites: cement and asphalt concrete using disk-shaped compact tension (DCT) tests. Mesoscale models are used as alternative to macroscale models to obtain better realistic behavior of composite and heterogeneous materials such as cement and asphalt concrete. In mesoscale models, aggregate and matrix are represented as distinct materials and each material has its characteristic properties. Disk-shaped compact tension test is used to obtain tensile strength and fracture energy of materials. This test can be used as a better alternative to other tests such as three points bending tests because it is more convenient for both field and laboratory specimens in addition to its accurate results. Comparing the numerical results of the mesoscale models of cement and asphalt concrete specimens with experimental data shows that these models can predict the behavior of these composite materials very well as seen in the curves of load-crack mouth opening displacement (CMOD). Also, the mesoscale modeling highlights the variability of crack direction where it is dependent on the random distribution of aggregate.

5

Application of fracture energy for the assessment of frost degradation of high-strength concretes

Borowska Sylwia, Kosior-Kazberuk Marta

Budownictwo i Architektura

|

2021

|

Vol. 20, no 2

57--68

PL

Znajomość parametrów mechaniki pękania pozwala na dokładniejszą ocenę degradacji mrozowej betonów wysokowytrzymałych. Betony wysokowytrzymałe pomimo szczelnej struktury, cechuje podwyższona kruchość. Występujące w strukturze betonu nieciągłości oraz szczeliny są miejscami kumulacji znacznych naprężeń. Dodatkowe naprężenia powstające w wyniku cyklicznego zamrażania i rozmrażania stymulują procesy zniszczenia materiału. Podstawowe parametry wytrzymałościowe betonu nie uwzględniają wad strukturalnych materiału i nie dają pełnego opisu podatności na zniszczenie spowodowane np. degradacją mrozową. Celem niniejszej pracy było określenie zależności pomiędzy degradacją mrozową betonów wysokowytrzymałych oraz zmianami wartości ich energii pękania, związanej z inicjacją pękania po 150, 250, 350 oraz 450 cyklach zamrażania/rozmrażania. Badania przeprowadzono przy wykorzystaniu próbek o wymiarach 100 x 100 x 400 mm, ze wstępnie zainicjowanymi szczelinami długości 30 mm. Wykorzystano I model obciążenia (rozciąganie przy zginaniu) w warunkach trójpunktowego zginania, opierając się na procedurze badawczej rekomendowanej przez RILEM. Badaniom poddano betony o wytrzymałości na ściskanie 90 MPa bez włókien oraz z włóknami stalowymi i mieszankę włókien stalowych oraz bazaltowych. Otrzymane wyniki pozwalają na ocenę degradacji mrozowej za pomocą energii pękania Gf oraz krytycznej szerokości rozwarcia szczeliny pierwotnej CTODc.

EN

Knowledge of fracture mechanics parameters can help for a more accurate assessment of frost degradation of high-strength concrete. High strength concretes, despite the tight structure, are characterized by increased brittleness. Cracks in the concrete structure are places of accumulation of significant stresses. Additional stresses resulting from cyclic freeze/thaw stimulate the material destruction processes. The basic strength parameters of concrete do not take into account structural defects of the material and do not give a complete description of susceptibility to damage caused by, e.g., frost degradation. This study aimed to determine the relationship between frost degradation of high-strength concretes and changes in the value of their fracture energy associated with the initiation of cracking after 150, 250, 350 and 450 freeze/thaw cycles. The research was carried out using 100 × 100 × 400 mm samples, with a pre-initiated 30 mm deep notch. The I load model under a three-point bending test was used, based on the procedure recommended by RILEM. Concrete with a compressive strength of 90 MPa with steel fibres and a mixture of steel and basalt fibers was tested. The obtained results allow for the evaluation of frost degradation using fracture energy GF and critical crack tip opening displacement CTODc.

6

On some problems in determining tensile parameters of concrete model from size effect tests

Marzec Ireneusz, Bobiński Jerzy

Polish Maritime Research

|

2019

|

nr 2

115--125

EN

The paper presents results of numerical simulations of size effect phenomenon in concrete specimens. The behaviour of in-plane geometrically similar notched and unnotched beams under three-point bending is investigated. In total 18 beams are analysed. Concrete beams of four different sizes and five different notch to depth ratios are simulated. Two methods are applied to describe cracks. First, an elasto-plastic constitutive law with a Rankine criterion and an associated flow rule is defined. In order to obtain mesh independent results, an integral non-local theory is used as a regularisation method in the softening regime. Alternatively, cracks are described in a discrete way within Extended Finite Element Method (XFEM). Two softening relationships in the softening regime are studied: a bilinear and an exponential curve. Obtained numerical results are compared with experimental outcomes recently reported in literature. Calculated maximum forces (nominal strengths) are quantitatively verified against experimental values, but the force – displacement curves are also examined. It is shown that both approaches give results consistent with experiments. Moreover, both softening curves with different initial fracture energies can produce similar force-displacement curves.

7

An experimental investigation on fracture parameters and brittleness of self-compacting lightweight concrete containing magnetic field treated water

Salehi Hasan, Mazloom Moosa

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 19, no. 3

803--819

EN

In this study, an experimental research on the fracture parameters of self-compacting lightweight concrete (SCLC) using tap and magnetic water (MW) is presented. For all SCLC mixtures, common fracture parameters were specified by means of both work of fracture method (WFM) and the size effect method (SEM). Three-point bending tests were carried out on 90 notched beams with six mix compositions. The beams were made from mixes with three different water to cement (w/c) ratios of 0.37, 0.47 and 0.52; also, both tap and magnetic water were consumed in the concrete mixes, separately. The results of this research showed that by using MW in SCLC and decreasing w/c ratio from 0.52 to 0.37: (a) both initial fracture energy Gf and total fracture energy GF increased; (b) the fracture toughness and the mechanical properties of SCLC improved. Additionally, the achieved data exhibited that there was a reasonable relation between the total fracture energy obtained by WFM and the initial fracture energy achieved through SEM. The average of GF to Gf ratio in SCLC was 2.70. Furthermore, by using MW in SCLC mixtures, compressive strength, splitting tensile strength and modulus of elasticity increased up to 18%, 9% and 10%, respectively.

8

Ubiquitiformal fracture energy

Ou Z.-C., Yang M., Li G.-Y., Duan Z.-P., Huang F-L.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2017

|

Vol. 55 nr 3

1101--1108

EN

The ubiquitiformal fracture energy is proposed in the paper and its explicit expression is obtained. Moreover, the numerical results for concrete are found to be in good agreement with those for the critical strain energy release rate. The discrepancy between the numerical results of the traditional fracture energy and the critical strain energy release rate can be explained reasonably, which implies that the ubiquitiformal fracture energy should be taken as an available fracture parameter of materials. Finally, it is numerically found for some concrete that there is not size effect for the ubiquitiformal fracture energy.

9

Torsion Property of the Structure Bonded Aluminum Foam Due to Impact

Hwang G. W., Cho J. U.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2B

1353--1357

EN

An aluminum foam added with foaming agent, is classified into an open-cell type for heat transfer and a closed-cell type for shock absorption. This study investigates the characteristic on the torsion of aluminum foam for a closed-cell type under impact. The fracture characteristics are investigated through the composite of five types of aluminum foam (the thicknesses of 25, 35, 45, 55 and 65 mm), when applying the torsional moment of impact energy on the junction of a porous structure attached by an adhesive. When applying the impact energy of 100, 200 and 300J, the aluminum foams with thicknesses of 25 mm and 35 mm broke off under all conditions. For the energy over 200J, aluminums thicker than 55 mm continued to be attached. Furthermore, the aluminum specimens with thicknesses of 55 mm and 65 mm that were attached with more than 30% of bonding interface remained, proving that they could maintain bonding interface against impact energy. By comparing the data based on the analysis and test result, an increase in the thickness of specimen leads to the plastic deformation as the stress at the top and bottom of bonding interface moves to the middle by spreading the stress horizontally. Based on this fracture characteristic, this study can provide the data on the destruction and separation of bonding interface and may contribute to the safety design.

10

Wpływ zaokrąglenia karbu w elemencie próbnym na parametry mechaniki pękania kompozytu cementowego

Kosior-Kazberuk M., Kazberuk A.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 4

413--417

PL

Do badań nad wpływem zaokrąglenia karbu na parametry mechaniki pękania, takie jak krytyczny współczynnik intensywności naprężeń i energia pękania, wykorzystano zaprawę cementową jako typowy materiał quasi-kruchy. W trakcie formowania próbek wytworzono karby typu U o głębokości 30 mm. Zastosowano szeroki zakres zmiany promienia zaokrąglenia wierzchołka karbu od 0,15 mm do 30,0 mm. Otrzymane wyniki badań wykazały, że promień zaokrąglenia karbu ma znaczący wpływ na poziom naprężeń niszczących i parametry opisujące odporność kompozytu cementowego na pękanie. Zatem, doświadczalne wyznaczenie charakterystyk pękania wymaga ścisłego określenia warunków badania.

EN

The study for assessing the influence of notch curvature in a specimen on fracture mechanics parameters, e.g. critical stress intensity factor and fracture energy, was performed on cement mortar as a typical quasi-brittle material. The U-shaped notches with a depth of 30 mm were formed during molding the specimens. The radius of the notch curvature was changed in the range from 0.15 mm to 30.0 mm. The obtained results demonstrated that the notch curvature radius had a significant effect on the level of maximum stress and the parameters describing resistance to cracking of the cement composite. Therefore, the experimental determination of the fracture characteristics requires a strict definition of the test conditions.

11

Badania przyczepności stali w betonie zbrojonym

Siempu R., Kumar R. P.

Cement Wapno Beton

|

2015

|

R. 20/82, nr 6

341--358

PL

Przydatność betonu zbrojonego jako materiału kompozytowego zależy od przyczepności zbrojenia stalowego do otuliny betonowej. Połączenie to pełni ważną rolę przy przenoszeniu naprężeń ścinających, które powstają na powierzchni rozdziału stal – beton podczas obciążenia. Zaburzenie przenoszenia naprężeń w tej strefie będzie powodowało zakłócenia procesu przenoszenia obciążenia i właściwości kompozytu. Na zachowanie się strefy przejściowej stal – beton wpływa szereg czynników, a przede wszystkim wytrzymałość na ściskanie betonu, grubość otuliny, średnica i długość zakotwienia stali zbrojeniowej, kształt elementów zbrojeniowych, zbrojenie poprzeczne, itp. W pracy przyjęto program doświadczalny zmierzający do określenia wpływu wytrzymałości betonu, średnicy prętów zbrojeniowych (12 mm i 16 mm), długości zakotwienia prętów zbrojeniowych (wielokrotności określanej współczynnikami odpowiednio 2.5; 5 i 8.3 w przypadku prętów o średnicy 12 mm oraz 9.4 w przypadku prętów o średnicy 16 mm) na kształtowanie przyczepności stal – beton. Zaprojektowano trzy klasy betonu w oparciu o mieszanki spoiwowe zawierające dodatki mineralne. Wytrzymałość przyczepności betonu do stali zmierzono metodą wyrywania („pull out”). Na podstawie wyników uzyskanych tą metodą określono wartości naprężenia niszczącego powierzchni rozdziału stal – beton, wielkość przemieszczenia, jak również energię pękania. Stwierdzono, że ze wzrostem wytrzymałości na ściskanie betonu wzrastała również wytrzymałość wiązania betonu ze stalą. Zaobserwowano, że przemieszczenie pręta w strefie przejściowej oraz energia pękania wzrastały nie tylko ze wzrostem wytrzymałości na ściskanie betonu, ale też ze średnicą i długością prętów zbrojeniowych. Na podstawie uzyskanych wyników zaproponowano wzór określający przyczepność betonu do prętów stalowych.

EN

Effectiveness of reinforced concrete as a composite element depends on the bond between reinforcing steel and encapsulating concrete. Bond plays an important role in the transfer of shear stress that develops along the steel-concrete interface upon loading. Failure of this transfer of stress will result in the failure of strain compatibility and composite action. Several factors such as compressive strength of concrete, cover to concrete, diameter of bar, embedment length of bar, type of bar, confinement of concrete etc., influence the bond performance. In the present study, a rigorous experimental program is undertaken to check the effect of concrete strength, diameter of bar (12 mm and 16 mm), embedment length of bar (2.5 times, 5 times and 8.3 times [in case of 12 mm bar], 9.4 times [in case of 16 mm bar] on the bond behavior. Three concrete classes were designed with binary addition of supplementary cementitious materials. Pull out test was chosen to evaluate the bond strength and the ultimate bond stress, ultimate slip as well as fracture energy are the parameters determined from the experiments. Based on the results obtained, it was noted that with the increase in compressive strength of concrete, there is an increase in the bond strength. It was also observed that the slip and fracture energy increased with the concrete strength, diameter and embedment length of the bar. An equation to predict the bond strength is proposed based on the experimental results.

12

Fracture behaviour of basalt and steel fibre reinforced concrete

Kosior-Kazberuk M., Krassowska J.

Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2015

|

Vol. 6, no. 2

73--80

EN

The pre-peak and post-peak softening behaviour of fine grained concrete with steel fibres and basalt fibres were investigated. The load-crack mouth opening displacement and load-deflection relationships, obtained in three-point bending test for specimens with U-notches, were used to analyze the fracture behaviour as well as to calculate the fracture energy. The strength properties of concretes tested were also compared. The modification of fracture plots, recorded under load, indicated the capability of basalt fibres to resist crack propagation. The incorporation of steel fibres caused considerable increase in fracture energy resulting in much more ductile behaviour of concrete in comparison to basalt fibre concrete. The differences in fracture behaviour of both type fibre reinforced concretes were pointed out.

PL

Badano wpływ włókien bazaltowych i stalowych na podkrytyczne i pokrytyczne zachowanie się elementów próbnych z betonu drobnoziarnistego. Wykresy zależności obciążenie-rozwarcie wylotu karbu oraz zależności obciążenieugięcie, uzyskane w warunkach trójpunktowego zginania próbek beleczkowych z karbem typu U, wykorzystano do analizy zmian parametrów mechaniki pękania oraz obliczenia energii pękania. Porównano właściwości wytrzymałościowe badanych betonów. Wykazano, że beton zbrojony włóknami bazaltowymi charakteryzuje się zwiększoną odpornością na inicjację i propagację rys. Wprowadzenie włókien stalowych do betonu spowodowało znaczące zwiększenie energii pękania, a także zmianę charakteru materiału w kierunku bardziej ciągliwego w porównaniu do betonu z dodatkiem włókien bazaltowych. Wskazano istotne różnice charakterystyk pękania betonów z dodatkiem obu rodzajów włókien.

13

Experimental Study On Fracture Property Of Double Cantilever Beam Specimen With Aluminum Foam

Kim Y. C., Choi H. K., Cho J. U.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2B

1151--1154

EN

This study aims to investigate double cantilever beam specimen with aluminum foam bonded by spray adhesive to investigate the fracture strength of the adhesive joint experimentally. The fracture energy at opening mode is calculated by the formulae of British Engineering Standard (BS 7991) and International Standard (ISO 11343). For the static experiment, four types of specimens with the heights (h) of 25 mm, 30 mm, 35 mm and 40 mm are manufactured and the experimental results are compared with each other. As the height becomes greater, the fracture energy becomes higher. After the length of crack reaches 150 mm, the fracture energy of the specimen (h=35 mm) is greater than that of the specimen (h=40 mm). Fatigue test is also performed with DCB test specimen. As the height decreases, the fracture energy becomes higher. By the result obtained from this study, aluminum foam with adhesive joint can be applied to actual composite structure and its fracture property can possibly be anticipated.

14

Comparison between bilinear and power low softening curve of concrete using inverse analysis

Danhash G., Kousa M., Wardeh G.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2014

|

Vol. 7, no. 4

39--46

EN

Concrete is characterized by the softening behavior which is related to the increase in the crack opening with the decrease in stress. The softening curve is the relation between the stress and the crack opening and it is widely supposed to be bilinear in the international design standards. The area under the softening curve is the fracture energy GF that can be calculated according to RILEM recommendations. Unfortunately GF under RILEM recommendations is dependent on the specimen size. The size dependency problem may be solved using inverse analysis. In this research two inverse analysis procedures were applied using the analytical non linear hinge model for beams loaded in bending based on the fictitious crack model and supposing bilinear and power law softening curves. Three points bending test data for 64 beams with different sizes made from 23 concretes of wide range compressive strength and maximum aggregate size dmax were analyzed. The obtained results show that bilinear softening curve gives always a numerical maximum force larger than the experimental one about 20% whereas power law softening curve gives anumerical maximum force very close to the experimental one. This difference in predicting the numerical force is explained by the steeper drop in stress after peak force in power law softening which makes it more suitable for design purposes. Both procedures give the same GF and almost the same critical crack opening wc except for dmax = 80 [mm]. Furthermore, it is shown that macro-cracks start in the power law softening before they start in the bilinear softening and this ambiguity in crack initiation may lead to problems in predicting critical cracking cases for complicated structures.

PL

Beton charakteryzuje osłabienie związane ze zwiększaniem się rozwarcia rysy wraz ze spadkiem naprężeń. Krzywa osłabienia przedstawia związek pomiędzy naprężeniem a rozwarciem rysy i w normach projektowych powszechnie przyjmowana jest jako dwuliniowa. Powierzchnia pod tą krzywą to energia pękania, którą obliczyć można za pomoca zaleceń RILEM. Niestety jednak wartość energii pękania GF według zaleceń RILEM zależna jest of rozmiaru próbki. Problem wynikający z tej zależności można rozwiązać przez zastsosowanie analizy odwrotnej.Wtym projekcie badawczym zastosowano dwie procedury analizy odwrotnej wykorzystując analityczny nieliniowy model przegubowy dla belek zginanych w oparciu o model fikcyjnej rysy oraz zakładając dwuliniowe i potęgowe krzywe osłabienia. Analizowano dane otrzymane z testu trój-punktowego zginania 64 belek o różnych wymiarach wykonanych z 23 betonów o różnych wytrzymałościach na ściskanie i maksymalnym rozmiarze kruszywa dmax. Otrzymane wyniki pokazują, że krzywa dwuliniowa daje zawsze wartości obliczonej maksymalnej siły większe o 20% niż te uzyskane w badaniach eksperymentalnych, podczas gdy krzywa potęgowa daje wartości zbliżone do wyznaczonych w badaniach. Różnicę tą można wyjaśnić bardziej gwałtownym spadkiem naprężeń po przekroczeniu maksymalnej siły w sformułowaniu potęgowym, co czyni je bardziej adekwatnym do celów projektowych. Oba podejścia dają tę samą wartość energii pękania GF oraz niemal tę samą krytyczną szerokość rozwarcia rysy wc, z wyjątkiem dmax = 80 [mm]. Co więcej, okazuje się, że makro-rysy pojawiają się wcześniej przy sformułowaniu biliniowym niż przy sformułowaniu potęgowym, a ta dwuznaczność przy określaniu inicjacji rys może prowadzić do problemów w przewidywaniu krytycznych przypadków zarysowań w skomplikowanych konstrukcjach.

15

Wpływ kształtu włókien na właściwości mechaniczne betonu samozagęszczającego się ze zbrojeniem rozproszonym

Pająk M., Ponikiewski T.

Cement Wapno Beton

|

2013

|

R. 18/80, nr 6

335--342

PL

Badano wpływ kształtu włókien stalowych, o zbliżonej smukłości, na mechaniczne właściwości samozagęszczającego się betonu, z dodatkiem tych włókien (0,5%). Uzyskane rezultaty wykazały, że maksymalne obciążenie jakie mogły przenosić beleczki betonowe nie zależy od kształtu włókien stalowych. Nie stwierdzono także znaczniejszych zmian wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu w zakresie proporcjonalności naprężenie-odkształcenie, przy zmianie kształtu włókien. Natomiast, znaleziono duży wzrost resztkowej wytrzymałości na rozciąganie przy zginaniu spowodowany zmianą włókien z prostych na haczykowate i faliste. Zastosowanie haczykowatych i falistych włókien znacznie zwiększa także energię zniszczenia próbek betonowych.

EN

The effect of steel fibres shape, at their similar slenderness, on mechanical properties of self-compacting concrete, reinforced with these fibres addition (0.5%), was studied. The results show that the maximum load that were able to transfer SCC samples was not dependent of the shape of fibres. There were also no significant changes of flexural strength at the limit of proportionality of relation stress-deflection, with the change of fibres shape. However, the significant increase of flexural residual strength with the change of fibres shape from straight to hooked or corrugated was found. The application of hooked or corrugated fibres significantly increases also the fracture energy of SCC specimens.

16

Variations in fracture energy of concrete subjected to cyclic freezing and thawing

Kosior-Kazberuk M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. 13, no. 2

254--259

EN

Fracture energy is one of the fundamental parameters representing cracking resistance and fracture toughness of concrete. The paper deals with the effect of internal frost damage on the fracture energy of concrete. The fracture energy value was assessed on beams with initial notches in three-point bend test assuring stable failure of the specimen. It was found, that the internal damages due to cyclic freezing and thawing have a significant effect on variations in fracture energy, related to changes in destructive load value as well as in deformability of material. The analysis of load-deflection curves obtained made it possible to fit the simple function, describing the post-peak behaviour of concrete subjected to frost damages, which can be useful for the calculation of GF value. It was proved that it is reasonable and feasible to study the freeze-thaw damage process of concrete using fracture mechanics methods.

17

The influence of selected material and technological factors on mechanical properties and microstructure of reactive powder concrete (RPC)

Zdeb T., Śliwiński J.

Archives of Civil Engineering

|

2011

|

Vol. 57, nr 2

227-246

EN

The paper deals with the properties and microstructure of Reactive Powder Concrete (RPC), which was developed at Cracow University of Technology. The influence of three different curing conditions: water (W), steam (S) and autoclave (A) and also steel fibres content on selected properties of RPC was analyzed. The composite characterized by w/s ratio equal to 0.20 and silica fume to cement ratio 20%, depending on curing conditions and fibres content, obtained compressive strength was in the range from 200 to 315 MPa, while modulus of elasticity determined during compression was about 50 GPa. During three-point bending test load-deflection curves were registered. Base on aforementioned measurements following parameters were calculated: flexural strength, stress at limit of proportionality (LOP), stress at modulus of rapture (MOR), work of fracture (WF), and toughness indices I5, I10 and I20. Both amount of steel fibres and curing conditions influence the deflection of RPC during bending.

PL

Artykół dotyczy charakterystyki wybranych właściwośći i mikrostruktury Betonów z Proszków Reaktywowanych (BPR), wytworzonych w Politechnice Krakowskiej. Analizie poddano wpływ trzech warunków dojrzewania: dojrzewanie w wodzie (W), naparzanie niskoprężne (S) oraz autoklawizacja (A), a także zawartości włókien stalowych na wybrane właściwości BPR. Kompozyt charakteryzował się stałym współczynnikiem wodno-spoiwowym 0,20 oraz zawartością pyłu krzemionkowego 20% w stosunku do masy cementu. W zależności od warunków dojrzewania i udziału włókien wytrzymałość na ściskanie wahała się w granicach od 200 do 315 MPa, natomiast moduł sprężystości wyznaczany podczas ściskania wynosił około 50 GPa. Podczas trzypunktowego zginania beleczek RPC rejestrowano zależność siła-ugięcie, na podstawie której wyznaczono następujące parametry: wytrzymałość na rozciąganje przy zginanju, wartość naprężenia w punktach LOP i MOR (opis w tekście), energię zniszczenia WF oraz wartości współczynników toughness indices I5, I10 and I20. Zarówno udział włókien stalowych jak i warunki dojrzewania BPR mają wpływ na odkształcalność kompozytu podczas próby zginania.

18

Fracture toughness of materials at the presence of plastic deformation

Neimitz A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2007

|

Vol. 52, iss. 2

171-180

EN

In this paper the problem of fracture toughness is reanalyzed. It is shown that fracture toughness is not a material property. It depends on a shape and size of structural elements. The measures of in- and out-of-plane constraint are defined and their influence on fracture toughness is demonstrated. The idea of “local approach” to fracture is shortly described and some results obtained within this approach concerning the fracture toughness determination are presented. The idea of fracture energy is presented and this quantity is computed both for linear and non-linear materials using the step-like crack growth model.

PL

W pracy przeanalizowano problematykę odporności na pękanie. Pokazano, że odporność na pękanie nie jest stałą materiałową. Zależy ona także od kształtu i wymiarów elementów konstrukcyjnych. Zdefiniowano miary wiezów płaskich i w kierunku grubości oraz pokazano ich wpływ na odporność na pękanie. Idea „lokalnego podejścia” do procesu pękania jest krótko przypomniana i przytoczono niektóre rezultaty uzyskane przy stosowaniu tej idei do określania rzeczywistej odporności na pękanie. Przedstawiono też rezultaty oceny energii pękania dla materiałów plastycznych przy zastosowaniu tzw. Skowego modelu propagacji pęknięć.

19

An analysis of the evaluation of the fracture energy using the DCB-specimen

Biel A., Stigh U.

Archives of Mechanics

|

2007

|

Vol. 59, nr 4-5

311-327

EN

The methods to estimate the fracture energy using DCB-specimens as advocated in common standards. For instance, ASTM D 3433 and BS 7991:2001 are based on a compliance method, i.e. on linear elastic fracture mechanics (LEFM). Since the mechanical properties of almost all adhesives are non-linear, errors are generated. In some of the standards, the non-linear behaviour is compensated for by the use of correction terms generated from the experiments. An analysis of the methods of evaluation the fracture energy from experiments is performed. This analysis is performed first by simulating an experiment using realistic data for an engineering adhesive and then, by analysing the results with different methods. In this way, the correct fracture energy is known beforehand and the error in the evaluated fracture energy can be determined. In the present work it is shown that the magnitude of this error depends on the length of the crack. The results show that some commonly used methods generate substantial errors when a large region of non-linear deformation precedes the crack tip. It is also shown that methods based on nonlinear fracture methods do not produce this kind of error.

20

Wytwarzanie kompozytów na osnowie stopów aluminium zbrojonych drobnodyspersyjnymi cząstkami ceramicznymi i międzymetalicznymi.

Śleziona J., Formanek B., Olszówka-Myalska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2002

|

R. XXIII, nr 3

122-128

PL

W pracy przedstawiono zagadnienie wytwarzania kompozytów z osnową ze stopów aluminium zbrojonych cząstkami ceramicznymi o wielkości poniżej 2 mikrometrów. Przedstawiono wybrane rozwiązania technologiczne wytwarzania in situ cząstek ceramicznych z wykorzystaniem ciekłej osnowy. Wytworzenie cząstek ceramicznych Al2O3 o wielkości 2 mikrometry możliwe jest również z wykorzystaniem technologii MA, przy wykorzystaniu zarówno cząstek tlenu glinu, jak i cząstek tlenków innych metali. Pokazano strukturę proszku kompozytowego Al/Al2O3. Zaproponowano i zrealizowano technologię wytworzenia kompozytów składającą się z połączonych technologii metalurgii proszków i mechanicznego mieszania ciekłego metalu. W technologii mechanicznego mielenia wytworzono proszki kompozytowe w układzie Al/Al2O3, Al/SiC oraz Al(FeOxTiO2, CuO, Ni), a następnie wprowadzono je w ilości 30% wag. do ciekłego stopu Al (AK11, AlMg2). Parametry procesu wytwarzania kompozytów metodą in situ dobrano na podstawie badań DTA. Wykonane kompozyty przebadano oceniając ich strukturę, rozmieszczenie cząstek ceramicznych i stopień przereagowania tlenków. Wykonano również badania właściwości mechanicznych wytworzonych kompozytów (Rm, HB, U). Wyznaczono na oprzyrzadowanym młocie wahadłowym Charpy'ego krzywe udarności oraz energię niszczenia poszczególnych kompozytów. Uzyskane charakterystyki mechaniczne kompozytów dają możliwość oceny wpływu zbrojenia na poszczególne cechy materiałowe.

EN

In this work, the problem of producing Al alloys matrix composites reinforced with ceramic particles of size below 2 micrometers has been presented. Some technological solutions of producing Al-ceramic particles by in situ method with the application of a liquid matrix have been presented. Al2O3 particles of size below 2 micrometers can be obtained by means of the mechanical alloying method, where both aluminium oxide particles and particles of other metals oxides are used. The structure of the Al/Al2O3 composite powder is shown. A technology of the composites production consisting of combined powders metallurgy and liquid metal mixing technologies has been proposed and implemented, Al/Al2O3, Al/SiC and Al/(FeOxTiO2, CuO, Ni) composite powders were prepared by mechanical milling. In the next step, they were incorporated in the amount of 30 wt-% into liquid Al alloys (AK11, AlMg2). The parameters of the in situ process were chosen according to the DTA examination data. The composites produced were subjected to structure evaluation, ceramic particles distribution and of the degree of oxides reaction. Examination of mechanical properties (UTS, Brinell hardness, impact resistance) of the produced composites was performed additionaly. Using an instrumented Charpy hammer, the curves of impact resistance and fracture energy of composites were determined as well. The obtained mechanical characteristics of the composites enable to evaluate the influence of the reinforcement on individual material features.