Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Porównanie ugięcia betonowych belek zbrojonych prętami GFRP, BFRP i ze stali B500

Pytlowany Tomasz, Leń Dariusz, Piszczek Kazimierz, Zimka Roman

Przegląd Budowlany

|

2024

|

R. 95, nr 1-2

77--80

PL

Głównym celem badań było uzyskanie danych związanych z jakościową oceną sztywności belek betonowych zbrojonych prętami stalowymi EPSTAL B500SP oraz kompozytowymi prętami zbrojeniowymi GFRP i BFRP przy zachowaniu tego samego stopnia zbrojenia belek. Przyjęto schemat statyczny badanych elementów w postaci belki swobodnie podpartej o rozpiętości 1,5 m. Podstawowym opisem zachowania badanych elementów, zarejestrowanym podczas badań, była ścieżka równowagi statycznej opisana w układzie współrzędnych: siła obciążająca P i ugięcie belki u, rejestrowane za pomocą czujników, zarejestrowane zależności P-u. Podane na wykresach wartości ugięcia belek u są średnią arytmetyczną pomiarów z czujników przemieszczenia. W trakcie badań wykonano również pomiary odkształceń prętów zbrojeniowych w zależności od wartości przyłożonego obciążenia P. Wyniki tych pomiarów przedstawiono graficznie.

EN

The main purpose of the research was to obtain data related to the qualitative assessment of the stiffness of concrete beams reinforced with B500SP EPSTAL steel reinforcement bars and GFRP and BFRP composite reinforcing bars while maintaining the same degree of reinforcement of the beams. A static scheme of the tested elements was adopted in the form of a simply supported beam with a span of 1,5 m. The basic description of the behavior of the tested elements, recorded during the tests, was the static equilibrium path described in the coordinate system: loading force P and beam deflection u, recorded using sensors, the recorded P-u dependencies. The deflection values of the beams u given in the graphs are the arithmetic mean of the measurements from the displacement sensors. During the tests, measurements of reinforcing bars deformation were also carried out depending on the value of the applied load P. The results of these measurements are presented graphically.

2

Wykorzystanie zielonych nanomateriałów w budowie stadionów sportowych

Wei Lixin

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 12

1367--1370

PL

Dodanie wielościennych nanorurek węglowych (0,04% mas.) i dodecylobenzenosulfonianu sodu (0,4% mas.) do wodnej zawiesiny fosfogipsu budowlanego, a następnie jego obróbka ultradźwiękowa prowadzona przez 60 min w celu rozproszenia zawiesiny spowodowała wzrost adiabatycznej wytrzymałości na zginanie i adiabatycznej wytrzymałości na ściskanie do odpowiednio 5,04 MPa i 17,55 MPa. Mikrostrukturę gipsu badano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej. Ulepszone właściwości mechaniczne gipsu mogą być wykorzystane przy budowie stadionów sportowych.

EN

The addn. of multi-walled C nanotubes (0.04% by mass) and Na dodecylbenzenesulfonate (0.4% by mass) to the aq. slurry of P building gypsum and subsequent ultrasonic treatment for dispersing the slurry for 60 min resulted in increasing adiabatic flexural strength and adiabatic compressive strength of the gypsum up to of 5.04 MPa and 17.55 MPa, resp. Microstructure of the gypsum was studied by scanning electron microscopy. The improved mech. properties of the gypsum were of advantage in construction of sport stadiums.

3

Chromium Ions Removal by Capacitive Deionization Process: Optimization of the Operating Parameters with Response Surface Methodology

Issa Zainab M., Salman Rasha H.

Journal of Ecological Engineering

|

2023

|

Vol. 24, nr 1

51--65

EN

An innovative desalination method called electrosorption or capacitive deionization (CDI) has significant benefits for wastewater treatment. This process is performed by using a carbon fiber electrode as a working electrode to remove hexavalent chromium ions from an aqueous solution. The pH, NaCl concentration, and cell voltage were optimized using the Box-Behnken experimental design (BDD) in response surface methodology (RSM) to study the effects and interactions of selected variables. To attain the relationship between the process variables and chromium removal, the experimental data were subjected to an analysis of variance and fitted with a quadratic model. The optimum conditions to remove Cr(VI) ions were: pH of 2, a cell voltage of 4.3V, and NaCl concentration of 1.4 g/L. This study demonstrated that the carbon fiber electrode was very efficient in Cr(VI) ions removal and the BBD methodology was a practical and effective strategy for predicting the results of various experimental conditions during a CDI process for the removal of chromium ions.

4

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.

5

Influence of Carbon Fibre Reinforced Polymer and Recycled Carbon Fibres on the compressive behaviour of self-compacting high-performance fibre-reinforced concrete

Ostrowski Krzysztof, Furtak Kazimierz

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 2

53--64

EN

In recent years, carbon fibres have been extensively used to strengthen concrete structures. In most cases, the lamination process is carried out using epoxy resin as matrix. In some cases, especially when strengthen structural elements made of weak concrete, it is possible to replace the epoxy resin with an inorganic, cement matrix, while at the same time maintaining a sufficient efficiency of strengthen understood as the percentage increase in the compressive strength of concrete samples due to the applied reinforcement in relation to the reference concrete. In these studies, elements of carbon fibres mats that are reinforced with a cement matrix were used as the starting product for fibre recovery. The laminate, which was used to reinforce concrete elements, was detached from the concrete surface and subjected to processing in order to obtain clean carbon fibre scraps without cement matrix. Then, the obtained carbon material, in shaped form, was used to strengthen self-compacting, high performance, fibre reinforced concrete (SCHPFRC). For comparative purposes, this concrete was also strengthened by carbon fibre mats (with one and three layers of CFRP). Each samples were tested in uniaxial compression test. The compressive strength of concrete reinforced with 1 and 3 layers of CFRP was higher by 37.9 and 96.3%, respectively, compared to the reference concrete. On the other hand, the compressive strength of concrete reinforced with 1 and 3 layers of carbon fibre scrapswas higher by 11.8 and 40.1%, respectively. Regardless of the reinforcement technique used, the composite elements showed a higher deformability limit in comparison plain concrete. The obtained results showed that it is possible to reuse carbon fibre to strengthen structural elements made of SCHPFRC effectively, using simple processing methods.

PL

W ostatnich latach włókna węglowe są szeroko stosowane do wzmacniania konstrukcji betonowych. W większości przypadków proces laminowania odbywa się z użyciem żywicy epoksydowej jako matrycy. Czasami, zwłaszcza przy wzmacnianiu elementów konstrukcyjnych wykonanych z betonu o stosunkowo niskiej wytrzymałości na ściskanie, możliwe jest zastąpienie żywicy epoksydowej matrycą nieorganiczną; cementową, przy jednoczesnym zachowaniu dostatecznej efektywności wzmocnienia - rozumianej jako procentowy wzrost wytrzymałości betonu na ściskanie wskutek zastosowania materiału kompozytowego, w odniesieniu do betonu referencyjnego. W procesie kruszenia jako nadawę zastosowano elementy betonowe wzmocnione matami z włókien węglowych przy zastosowaniu matrycy cementowej. Laminat został oderwany od powierzchni betonu i poddany dalszej obróbce w celu uzyskania czystych, niezawierających matrycy cementowej skrawków mat z włókna węglowego. Następnie otrzymany materiał został wykorzystany do wzmocnienia samozagęszczalnego, wysokowytrzymałościowego fibrobetonu (SCHPFRC). Dla celów porównawczych beton ten został także wzmocniony z użyciem mat z włókien węglowych (1 i 3 warstwy wzmocnienia). Próbki cylindryczne przebadano w teście jednoosiowego ściskania. Wytrzymałość na ściskanie betonu wzmocnionego 1 i 3 warstwami CFRP była wyższa odpowiednio o 37,9 i 96,3% w porównaniu z betonem referencyjnym. Natomiast wytrzymałość betonu wzmocnionego 1 i 3 warstwami strzępów z włókna węglowego była wyższa odpowiednio o 11,8 i 40,1%. Niezależnie od zastosowanej techniki wzmocnienia, próbki kompozytowe cechowały się wyższą odkształcalnością graniczną w odniesieniu do betonu referencyjnego. Uzyskane wyniki wykazały, że możliwe jest wykorzystanie włókien węglowych z recyklingu do efektywnego wzmocnienia elementów konstrukcyjnych wykonanych z SCHPFRC, przy użyciu nieskomplikowanej metody przeróbki odpadu.

6

Research on the Heating of Woven Carbon Fiber Fabrics Using Thin-Film Solar Cells

Yan Taohai, Shi Yajing, Zhuang Huimin, Lin Yu, Ke Huizhen, Zhu Chenxi, Lu Dongdong, Cao Shengbin, Zhu Lvtao

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2022

|

Vol. 30, no. 2

61--67

EN

This study attempted to fabricate heating fabrics using thin-film solar cells. A lightweight and flexible thin-film solar cell was used as the power supply, and fabric samples made of carbon fiber heating lines were used as heating elements. Single-factor experiments of three factors (solar cell voltage, heating time, and carbon fiber heating line arrangement) were conducted, and their influence on the heating effect was analysed. Orthogonal experiments and variance tests were used to determine the influence of the three factors and the optimal heating process. All influential factors were shown to be statistically significant. This kind of heating fabric can be used in warm clothing or for heated clothing.

7

Comparison of the Bending Resistance Properties of Carbon Fiber/Foam Sandwich Structural Composites with Different Laying Angles

Zhu Lvtao, Cao Shengbin, Zhang Xiaofeng, Shen Wei, Zhu Chengyan

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2022

|

Vol. 30, no. 2

75--81

EN

This research aimed to explore the influence of fiber laying angles on the bending resistance properties of carbon fiber/foam sandwich structural composites. Four kinds of composites with the following laying angles: [0°]8, [0°/45°/90°/-45°]s, [0°/90°]4 and [45°/-45°]4 were prepared and tested in three-point bending experiments. The results obtained showed that the bending resistance performance was the best when the laying angle was [0°]8, while it was the worst when the laying angle was [45°/-45°]4. Besides, it was found that the tensile performance was the best when the fibers were arranged in the 0° direction when the strength utilisation rate was the highest. In addition, by observing the failure morphologies of the composites, the delamination and foam cracking were found in the four groups of composites. In contrast, the phenomenon of significant fracture was found on composites with a laying angle of [45°/-45°]4 only, indicating it had a poor bending resistance performance.

8

The influence of MXenes on the mechanical, antistatic, and heat-resistant properties of CF/PI composites

Jian Li

Materials Science Poland

|

2021

|

Vol. 39, No. 4

507--516

EN

Carbon fiber (CF) and MXene were filled in polyimide (PI) to prepare the CF/MXene/PI composite by compression molding. High-resistance meter, thermal conductivity tester, and scanning electron microscope were used to study the antistatic performance, thermal performance, and mechanical performance of the CF/MXene/PI composite, and the effect of heat treatment on the composite’s mechanical properties is discussed. The results show that when the mass fractions of CF and MXene increase, the tensile strength and impact strength of CF/PI and CF/MXene/PI composites all show a trend of first increasing and then decreasing. And when the mass fractions of CF and MXene are 15% and 3%, respectively, the performance of the CF/MXene/PI composite is better. The thermal conductivity of the CF/MXene/PI composite shows an increase with increase in the mass fraction of MXene. Heat treatment affects the mechanical properties of the CF/MXene/PI composite. When the treatment temperature is >240°C, the tensile strength and impact strength of the composite do not change much.

9

Badania i zastosowanie systemów FRCM na bazie włókien węglowych i P.B.O. przy wzmacnianiu konstrukcji historycznych

Raszczuk Krzysztof

Builder

|

2021

|

R.25, nr 5

54--56

PL

W pracy przedstawiono badania własne pierścieni ceglanych wzmocnionych przy użyciu systemów FRCM oraz przykład zastosowania na obiekcie zabytkowym. W ramach badań zostały zrealizowane testy na pierścieniach murowanych z cegły pełnej na zaprawie wapienno-trasowej. Modele były obciążane od strony wewnętrznej i wzmacniane od strony zewnętrznej. Takie podejście umożliwiało odzwierciedlenie pracy statycznej dolnych pasm kopuł obrotowych oraz ich pierścieni podporowych. Jako przykład aplikacji przedstawiono wzmocnienie górnego pierścienia kopuły północnej Pawilonu Czterech Kopuł we Wrocławiu. Przeprowadzone badania oraz aplikacja na obiekcie rzeczywistym wykazała wysoką skuteczność zastosowania włókien P.B.O. w systemie FRCM we wzmacnianiu konstrukcji historycznych.

EN

The paper presents research work connected with strengthening of masonry rings using FRCM systems and application example on heritage object. During the laboratory investigations different tests on masonry rings, made with clay brick and trass - lime mortar, were carried out. The models were subjected to load from inside and strengthened from outside. That approach allow to reconstruct the real static behavior of lower part of domes or bottom supporting rings. As a case study, the strengthening of top ring in the north dome in Four Domes Pavilion in Wroclaw was presented. Both laboratory testing and real application showed the high efficiency of using P.B.O fibres in FRCM systems in strengthening of historical structures.

10

Load bearing capacity of laminated veneer lumber beams strengthened with CFRP strips

Bakalarz Michał

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 3

139--155

EN

The paper presents the results of experimental tests on the reinforcement of bent laminated veneer lumber beams with carbon fibre reinforced polymer (CFRP) strips glued to the bottom of elements. CFRP strips (1.4×43×2800 mm) were glued to the beams by means of epoxy resin. The tests were performed on full-size components with nominal dimensions of 45×200×3400 mm. Static bending tests were performed in a static scheme of the so-called four-point bending. The increase in the load bearing capacity of the reinforced elements (maximum bending moment and loading force) was 38% when compared to reference beams. A similar increase was noted in relation to the deflection of the elements at maximum loading force. For the global stiffness coefficient in bending, the increase for reinforced beams was 21%. There was a change in the way elements were destroyed from brittle, sudden destruction for reference beams resulting from the exhaustion of tensile strength to more ductile destruction initiated in the compressive zone for reinforced beams. The presented method can be applied to existing structures.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych dotyczących wzmacniania zginanych belek z forniru klejonego warstwowo za pomocą taśm węglowych (CFRP) przyklejanych do powierzchni dolnej elementów. Taśmy CFRP, o wymiarach 1,4×43×2800 mm, przyklejone zostały za pomocą żywicy epoksydowej. Badania przeprowadzono na elementach pełnowymiarowych o wymiarach nominalnych 45×200×3400 mm. Belki obciążano symetrycznie dwoma siłami skupionymi do zniszczenia. Na podstawie wyników badań stwierdzono: 1. Wzrost nośności - maksymalnej siły obciążającej oraz momentu zginającego w środku rozpiętości - belek wzmocnionych wyniósł 38%. Przyrost przeciętnej wartości modułu sprężystości wyniósł 11%. 2. Obciążanie belek za pomocą dwóch siłowników kontrolowanych za pomocą prędkości ich przesuwu umożliwia dokładniejsze przedstawienie rozkładu sił wewnętrznych w przekroju całego badania oraz kontynuacje zginania w przypadku wystąpienia częściowego zniszczenia w obrębie jednego z siłowników. Sposób prowadzenia obciążenia wpłynął na zróżnicowanie wartości sił w poszczególnych siłownikach w końcowej fazie badania. 3. Przedstawiony sposób wzmocnienia może zostać zastosowany w przypadku konstrukcji istniejących. Taśmy przyklejone zostały pomiędzy punktami podparcia elementów w części przęsłowej belki. 4. Belki referencyjne ulegały zniszczeniu na skutek wyczerpania nośności w strefie rozciąganej. W przypadku belek wzmocnionych inicjacja zniszczenia następowała w strefie ściskanej. Propagacja pęknięcia w dwóch przypadkach wywołała odspojenie taśmy CFRP oraz pękniecie w strefie rozciąganej. Taśmy CFRP pomimo odspojenia nie ulegały zniszczeniu.

11

Development of Loop-Shaped Textile Anchoring Reinforcements Based on Multiaxial Warp Knitting Technology

Rittner Steffen, Speck Kerstin, Seidel André, Ewertowski Mateusz, Curbach Manfred, Cherif Chokri

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2020

|

Vol. 28, no. 6 (144)

64--71

EN

Due to the General Building Approval granted for the strengthening of steel reinforced concrete structures by means of textile reinforced concrete, the foundation for its introduction into practice was successfully established. It approves textile reinforcements in the form of non-crimp fabrics made of carbon fibre heavy tows with high yarn fineness. Thus, it is aimed at increasing the amount of filaments per roving in order to minimise the number of reinforcing layers required. However, the relation between the surface and cross-sectional area is compromised once fineness is increased, leading to an unfavourable enlargement of anchoring and overlapping lengths. Therefore, a recently concluded research project evaluated if this challenge can be overcome by means of a loop-shaped selvedge. This paper presents the results generated within these investigations, proving the potential of the textile-based solution. Moreover, required machine modifications based on multiaxial warp knitting technology for the integral and continuous manufacturing of anchoring textile reinforcements as well as significant results derived from bonding tests will be introduced.

PL

W pracy zaproponowano wzmocnienie konstrukcji żelbetowych za pomocą betonu zbrojonego materiałem tekstylnym w postaci tkanin wykonanych z włókien węglowych. Celem pracy było zwiększenie ilości włókien przypadających na niedoprzęd, tak aby zminimalizować liczbę wymaganych warstw wzmacniających. Jednak kompromisowa zależność między powierzchnią a polem przekroju jest zagrożona po zwiększeniu grubości, co prowadzi do niekorzystnego zwiększenia zakotwienia i zachodzenia na siebie długości. Dlatego niedawno zakończony projekt badawczy miał na celu ocenę, czy to wyzwanie można pokonać za pomocą krajki w kształcie pętli. W artykule przedstawiono wyniki uzyskane w ramach tych badań, które potwierdziły potencjał rozwiązania tekstylnego. Ponadto w wyniku przeprowadzonych badań wprowadzono wymagane modyfikacje maszyn w oparciu o technologię wieloosiowego dziania osnowowego do integralnego i ciągłego wytwarzania tekstylnych wzmocnień kotwiących.

12

Air humidity-induced error in measuring resistance of a carbon fibre strain sensor

Górski M., Krzywoń R., Kekez S.

Archives of Civil Engineering

|

2020

|

Vol. 66, nr 3

157--171

EN

The paper describes studies on the influence of humidity on the electrical resistance of a textile sensor made of carbon fibres. The concept of the sensor refers to externally bonded fibre reinforcement commonly used for strengthening of structures, however the zig-zag arrangement of carbon fibre tow allows for measuring its strain. The sensor tests showed its high sensitivity to the temperature and humidity changes which unfavourably affects the readings and their interpretation. The influence of these factors must be compensated. Due to the size of the sensor, there is not possible electrical compensation by the combining of “dummy” sensors into the half or full Wheatstone bridge circuit. Only mathematical compensation based on known humidity resistance functions is possible. The described research is the first step to develop such relations. The tests were carried out at temperatures of 10°C, 20°C, 30°C and humidity in the range of 30-90%.

PL

Kompensacja błędu pomiaru w tensometrii elektrooporowej ma istotne znaczenie dla dokładności mierzonych odkształceń. Wśród źródeł błędu zazwyczaj są zmiany temperatury, wilgotności, wahania stałej tensometru, przebieg ścieżki przewodzącej czy odkształcenia w kierunku prostopadłym. Już wstępne badania opracowanego przez autorów artykułu sensora odkształceń wykorzystującego włókna węglowe, jako przewodnik wykazały jego znaczną wrażliwość na zmiany wilgotności. Koncepcja sensora polega na wykorzystaniu laminatu zbrojonego włóknami węglowymi, tradycyjnie stosowanego do wzmacniania konstrukcji budowlanych, jako układu samo-monitorującego. Funkcja taka może być bardzo przydatna z uwagi na kruche właściwości tego typu materiałów i gwałtowny proces zniszczenia. Uzyskanie wystarczającej czułości wymaga wężykowatego ułożenia włókien węglowych, analogicznie do klasycznego tensometru elektrooporowego. Opisany w artykule sensor jest trzecią generacją rozwoju koncepcji, modyfikacja polega na zastąpieniu produkcji w procesie tkania przez stabilizację włókien na siatce kompozytowej. Zaletą tego rozwiązania jest ograniczenie niebezpieczeństwa przypadkowych zwarć w wyniku nieprawidłowej laminacji sensora.

13

Validation of microscopy measured porosity in carbon fibbers composites

Jędral Arnold, Bona Anna

Journal of KONES

|

2019

|

Vol. 26, No. 4

83--90

EN

One of the most common defects in carbon fibrereinforced plastics (CFRP) is porosity. Too much of those defectscould be serious problemsto mechanical properties, which directly take effect on elements safety, like aircrafts. Therefore, the evaluation of porosity is very important test. Microscopic observations are widely used as a quality instrument in materials and constructions inspections. Cross section image of a material is easy to prepare and analyse. Porosity of a carbon fibrereinforced plasticcan be clearly spot in such kind of images. Study shows that in the most cases porosity appear between layers of fibres , rather between fibres. Unfortunately,image from microscope is only 2D picture from a small representative region. Because of that,comparison of 2D image to a real porosity distribution in all volume of a material is very difficult. To verify 2D microscopic observation method is necessary to perform another kind of tests. In this article , authors focused on non-destructive (NDT) and destructive testing methods. 2D porosity images from light microscope were compared with three different testing methods: ultrasonic test (UT), computed tomography (CT) test and constituent content of composite materials standard test method according to ASTM D3171 – 15, procedure B. Porosity results obtained from dissolution of resin from the carbon-epoxy resin sample.

14

Flexural performance of fibre reinforced composite beams - numerical analysis

Banat Dominik

Composites Theory and Practice

|

2019

|

R. 19, nr 3

119-125

EN

This paper deals with multi-layered FRP composite beams subjected to the three-point bending test. The study is focused on the flexural performance of rectangular composite beams made of glass or carbon fibre-reinforced laminates (GFRP and CFRP). Depending on the fibre orientation, various laminate systems were analysed with the main focus on [08]T and [908]T layups. Tests on three beams with different length-to-thickness ratios included a three-point short beam shear test (SBS), assuming a relatively short beam is in relation to its thickness, which maximized the induced shear stresses. Additionally, two variants of boundary conditions were discussed with layers oriented parallel and perpendicular to the loading plane. Geometrically nonlinear analysis aimed to verify the load-midspan deflection curves for various fibre-reinforced composite beams was performed. The presented initial results concern comparative numerical analysis performed by the finite element method (FEM), which is found to be crucial before further experimental research.

PL

Artykuł dotyczy wielowarstwowych belek kompozytowych typu FRP poddanych trzypunktowej próbie zginania. Badania koncentrują się na wytrzymałości na zginanie prostokątnych belek kompozytowych wykonanych z kompozytów włóknistych wzmacnianych włóknem szklanym lub węglowym (GFRP i CFRP). W zależności od kierunku ułożenia włókien analizie poddano różne konfiguracje laminatów ze szczególnym uwzględnieniem układów [08]T i [908]T. Analizę numeryczną wykonano dla trzech belek o różnych stosunkach długości do grubości, w tym również trzypunktowy test zginania krótkiej belki (SBS) w celu zmaksymalizowania naprężeń ścinających. Dodatkowo przedstawiono dwa warianty warunków brzegowych z warstwami ułożonymi równolegle lub prostopadle do płaszczyzny obciążenia. Przeprowadzono geometryczną analizę nieliniową w celu zweryfikowania krzywych obciążenie-ugięcie dla różnych wariantów belek wykonanych z kompozytów włóknistych. Przedstawione wstępne wyniki dotyczą porównawczej analizy numerycznej, wykonanej z zastosowaniem metody elementów skończonych (MES), która ma kluczowe znaczenie przed dalszymi badaniami eksperymentalnymi.

15

Mechanical properties of laminated veneer lumber beams strengthened with CFRP sheets

Bakalarz M., Kossakowski P. G.

Archives of Civil Engineering

|

2019

|

Vol. 65, nr 2

57--66

EN

This paper presents the results of the static work analysis of laminated veneer lumber (LVL) beams strengthened with carbon fabric sheets (CFRP). Tested specimens were 45mm wide, 100 mm high, and 1700 mm long. Two types of strengthening arrangements were assumed as follows: 1. One layer of sheet bonded to the bottom face; 2. U-shape half-wrapped reinforcement; both sides wrapped to half of the height of the cross-section. The reinforcement ratios were 0.22% and 0.72%, respectively. In both cases, the FRP reinforcement was bonded along the entire span of the element by means of epoxy resin. The reinforcement of the elements resulted in an increase in the bending strength by 30% and 35%, respectively, as well as an increase in the global modulus of elasticity in bending greater than 20% for both configurations (in comparison to the reference elements).

PL

W pracy przedstawiono wyniki analizy pracy statycznej belek z forniru klejonego wzmocnionych matami węglowymi (CFRP) przyklejonymi do zewnętrznej powierzchni elementu. Belki o wymiarach 45x100x1700mm poddane zostały tzw. czteropunktowemu zginaniu. Przyjęto dwie konfiguracje zbrojenia: jedna warstw maty CFRP przyklejona do powierzchni dolnej elementu na całej jego długości oraz zbrojenie typu U – kompozyt obejmuję powierzchnie boczne do połowy wysokości przekroju poprzecznego i dolną strefy rozciąganej. Stopień zbrojenia przekroju poprzecznego wynosił odpowiednio 0,22% i 0,72%. W obu konfiguracjach do aplikacji wzmocnienia użyto kleju na bazie żywicy epoksydowej. Wzmocnienie elementów spowodowało wzrost nośności na zginanie przeciętnie o 30 i 35% oraz globalnego modułu sprężystości przy zginaniu o ponad 20% w stosunku do belek referencyjnych (niewzmocnionych). Wyniki analizy wykazały także duże zróżnicowanie w postaciach zniszczenia elementów wzmocnionych jedną warstwą maty. Sposób zniszczenia elementów dla drugiej konfiguracji wzmocnienia został ujednolicony do jednego typu – zniszczenia spowodowane wyczerpaniem nośności w strefie ściskanej i przerwaniem maty kompozytowej.

16

Modelowanie stanu naprężeń i odkształceń w kompozycie UHMWPE – włókno węglowe

Mordal Katarzyna, Szarek Arkadiusz

Aktualne Problemy Biomechaniki

|

2019

|

z. 17

85--92

PL

Artykuł poświęcono modelowaniu stanu naprężeń i odkształceń kompozytu UHMWPE – włókno węglowe. Część wstępna obejmuje kwestie związane z biomateriałami, kompozytami oraz właściwościami osnowy i włókien analizowanego materiału. Z kolei w części badawczej zaprezentowano zagadnienia dotyczące przygotowania modelu badanego kompozytu oraz wyniki badań z wykorzystaniem metody elementów skończonych obrazujące rozkład naprężeń i odkształceń w materiale powstający w wyniku ściskania.

EN

The article is devoted to modeling the state of stresses and strains for composite UHMWPE – carbon fiber. The introductory part covers issues related to biomaterials, composites and properties of matrix and fibers of analyzed material. In turn, the research part presents issues regarding the preparation of the model of the tested composite and the results of computer simulations, carried out in the ADINA program, illustrating the distribution of stresses and strains of the material resulting from compression.

17

Electrooxidation of phenol on carbon fibre-based anodes through continuous electrolysis of synthetic wastewater

Piotrowska G., Pierozynski B.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2018

|

Vol. 20, nr 1

96--102

EN

This work reports on the process of phenol electrooxidation, which is carried-out through continuous electrolysis of synthetic, sodium sulphate-based wastewater. Phenol electrodegradation is examined by means of a laboratory size (ca. 700 cm3 of working volume), poly (methyl methacrylate)-made electrolyser unit for various, carbon fibre and graphite-based anode configurations, and stainless steel cathodes, two different current-densities and concentrations of phenol in synthetically prepared wastewater solution. Proper monitoring of phenol degradation (including quantitative identification of reaction products and calculation of specific energy consumption) in wastewater is performed by means of instrumental, combined HPLC and MS technique in function of electrolysis time.

18

Investigation of the Electromagnetic Shielding Effectiveness of Needle Punched Nonwoven Fabrics Produced from Stainless Steel and Carbon Fibres

Ozen M. S., Usta I., Yuksek M., Sancak E., Soin N.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2018

|

Vol. 26, no. 1 (127)

94--100

EN

The electromagnetic shielding effectiveness (EMSE) of needle punched, nonwoven fabrics produced using staple stainless steel and carbon fibres was investigated. Utilising carding and large scale industrial type needle punching machines, webs of staple stainless steel and carbon fibres were produced, which were subsequently bonded on the needle punching machine at approximately 132 punches/cm2 and 13.5 mm needle penetration depth. The effect of varying the carbon fibre content was studied by varying the blend ratio of stainless steel and carbon fibres between 5-20%. EMSE measurements of as-produced needle punched nonwoven fabrics were carried out using the coaxial transmission line method (ASTM D4935-10) in the frequency range of 15-3000 MHz. Within the range, the EMSE values were enhanced from 22.3 dB (95/5, stainless steel/carbon) to 44.7 dB (80/20, stainless steel/carbon), which was attributed to the enhanced conductivity of the fabrics. In fact, the surface resistivity of the samples decreased from 5.80E + 3 Ω to 2.43E + 2 Ω, enhanced for 95:5 and 80:20 stainless steel/carbon blends.

PL

Zbadano efektywność ekranowania elektromagnetycznego (EMSE) igłowanych włóknin wykonanych z wykorzystaniem stali nierdzewnej i włókien węglowych. Wytworzono włókniny ze stali nierdzewnej i włókien węglowych, które spajano na maszynie do igłowania przy około 132 uderzeniach / cm2 i głębokości penetracji 13,5 mm. Zbadano wpływ zmiany zawartości włókien węglowych poprzez zmianę stosunku mieszanki stali nierdzewnej i włókien węglowych w zakresie 5-20%. Pomiary EMSE wytwarzanych w ten sposób igłowanych włóknin wykonano metodą współosiowej linii transmisyjnej (ASTM D4935-10) w zakresie częstotliwości 15-3000 MHz. Stwierdzono, że wartości EMSE zostały zwiększone z 22,3 dB (95/5, stal nierdzewna / węgiel) do 44,7 dB (80/20, stal nierdzewna / węgiel), co zostało przypisane zwiększonej przewodności wyrobów.

19

The analysis of the properties of ablative composites with carbon and MMT nanofiller reinforcement

Szczepaniak R., Czubak K., Przybyłek P., Stabryn S.

Journal of KONES

|

2017

|

Vol. 24, No. 4

305--312

EN

One of the most important parameters in the selection of composite materials used for the protection of avionics instruments exposed to high temperatures are ablative properties. They constitute the main criterion in determining the composition and thickness of the protective material. In this article, the authors determine the ablative properties of a polymer matrix with carbon reinforcement and check the effect of using the MMT additive (montmorillonite) on the change in the resistance to the impact of a high heat flux. The tested materials play an important role in the defence, aviation and space industry. Ablative materials are the only ones to protect the rear wall surface from an excessive temperature rise while using a thin insulation wall. For the sake of the research, we prepared a series of samples of the composite produced with epoxy resin LH 145, H 147 hardener, carbon fibre mats and the addition of MMT. The prepared samples were tested on a unique stand in laboratory conditions. The findings obtained from the experimental testing after a detailed analysis were tabulated and presented in the form of graphs. The authors determined the ablative loss of mass of the individual samples, compared their internal temperatures, which had been measured with thermocouples, as well as the temperature on the backside of the sample. In addition, in order to complement the experimental studies of determining the temperature rise on the rear surface, the authors used a thermal imaging camera. Besides, they took photos of different layers of the examined structure, which had been exposed, to a heat stream, by means of a scanning microscope.

20

Production of Carbon Fibre Bulked Yarns by the Airflow Dispersion Method

Zhao X., Liu Y., Liu G.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2017

|

Vol. 25, no. 6 (126)

34--40

EN

Using carbon fibre tows as raw materials, carbon fibre bulk yarns were producedby the airflow dispersion method for the first time. The breaking strength, strength irregularity, yarn irregularity and hairiness index of the carbon fibre bulk yarn were used as evaluation indices, and preparation technology for carbon fibre bulk yarn was optimized using the orthogonal experimental method. Subsequently the disordered structure of homemade carbon fibre bulk yarn, the ability to fix the resin, and the surface contact angle were investigated. Finally infrared spectral analysis of the carbon fibre bulk yarn was carried out. Results show that the best preparation technology for carbon fibre bulk yarn is as follows: nozzle air pressure 0.45 MPa, spinning speed 150 m/min, and nozzle diameter 2.2 mm. The degree of disorder of fibres of T700 carbon fibre bulk yarn fibre is 18.70%~25.60%; as the degree of disorder of carbon fibre bulk yarn increases, the ability to fix the resin is enhanced. The process of carbon fibre tows producing bulk yarns is a physical one.

PL

W pracy wytworzono przędze puszyste z włókien węglowych metodą dyspersji przepływu powietrza, następnie zbadano ich wytrzymałość na rozerwanie, nierównomierność oraz włochatość. Przeprowadzono także spektralną analizę wiązki włókien węglowych w podczerwieni. Na podstawie otrzymanych wyników określono optymalne parametry wytwarzania przędz puszystych z włókien węglowych, tj.: ciśnienie powietrza w dyszy 0,45 MPa, prędkość wirowania 150 m/min i średnica dyszy 2,2 mm. Stopień nieuporządkowania włókien węglowych T700 wynosi 18,70 ~ 25,60%. Stwierdzono, że wraz ze wzrostem stopnia nieuporządkowania zwiększa się zdolność wiązania żywicy.