mgr inż. Bartosz Sobczyk, Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska
dr inż.Mikołaj Miśkiewicz, Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska

Autor do korespondencji: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

DOI: 10.15199/33.2015.04.21

W artykule przedstawiono charakterystykę laminatów polimerowych wzmacnianych włóknami. W pierwszej części zaprezentowano teoretyczne modele materiałowe, podstawowe zależności naprężenie-odkształcenie włókien,matrycy oraz laminatu powstałego przez połączenie obydwu składników. Na tej podstawie sformułowano zalecenia dotyczące praktycznego wykorzystania laminatu w kontekście jego wytężenia w projektowaniu elementów konstrukcyjnych. W drugiej części omówiono metody szacowania nośności kompozytów włóknistych z matrycą polimerową w kontekście metod zniszczenia: pierwszego (ang. First Ply Failure – FPF) i ostatniego włókna (ang. Last Ply Failure – LPF) oraz związane z nimi wybrane kryteria inicjacji zniszczenia.

Słowa kluczowe: laminaty polimerowe wzmocnione włóknami (FRP); nośność laminatów; kryteria inicjacji zniszczenia.

* * *

FRP laminates in civil engineering – material specification and design aspects

The article presents some characteristics of fibre reinforced polymer laminates. In the first part theoreticalmaterialmodels are presented. Especially, basic stress-strain relations for fibres, matrix and fibre reinforced polymer laminates are shown and described. On the basis of these relations some recommendations are formulated, concerning the practical range of material effort in the field of structural design. In the second part of the article load capacity estimation methods of fibre reinforced polymer laminates are presented. Selected failure initiation criteria are described together with First and Last Ply Failure estimation methods.

Keywords: fibre reinforced polymer laminates (FRP); laminates load capacity; failure initiation criteria.

Literatura:
[1] Campbell F. C.: Structural Composite Materials. ASM International, Materials Park Ohio, 2010.
[2] Keller T., Schaumann E., Vallee T., Flexural behavior of a hybrid FRP and lightweight concrete sandwich bridge deck. Composites Part A (Applied Science and Manufacturing), vol. 38 (3), 2007, 879 . 889.
[3] Calvo Herrera I., Primi S., Paulotto C., LlagoAcero R.,Areiza HurtadoM.: Diseno y fabricacion de una pasarela de fibra de carbono sobre el rioManzanares. Proceedings of VACHE International Conference on Bridge and Structures. Barcelona (Spain) 25.27 October 2011.
[4] HannonM., Stanton T., Casini S., Twiname R., Lake S.: SkyPath . A light weight FRP solution adding capacity to an existing highly loaded bridge. Proceedings of Int. Conf. Footbridges: Past, Present & Future FOOTBRIDGE- 2014, 16-18 July 2014, London, England.
[5] FRP footbridge at UK railway station, Reinforced Plastics, vol. 56 (6), November-December 2012, 6.
[6] Chro.cielewski J., Kreja I., Sabik.A., Sobczyk B., Witkowski W.: Failure analysis of footbridge made of composite materials, w: Shell Structures: Theory and Applications Vol. 3, CRC Press . Taylor & Francis Group, pod redakcj.: Pietraszkiewicz W., Gorski J., Londyn, 2014, p. 389 . 392.
[7] Zobel H., Karwowski W., Żółtowski K., Kozakiewicz A.: Badania kratownicowej kładki z kompozytu polimerowego zbrojonego włóknem szklanym. Inżynieria i Budownictwo, nr 4/2005, 202 . 206.
[8] Chrościelewski J., Klasztorny M., Miśkiewicz M., Romanowski R., Wilde K.: Innovative design of GFRP sandwich footbridge. Proceedings of Int. Conf. Footbridges: Past, Present & Future FOOTBRIDGE-2014, 16-18 July 2014, London, England.
[9] Poneta P., Kulpa M.,Własak L., Siwowski T.: Koncepcja i badania innowacyjnego dźwigara mostowego z kompozytów FRP. Inżynieria i Budownictwo, nr 3/2014, 147 . 151.
[10] Kaw A. K.: Mechanics of Composite Materials (2nd edition). CRC Press . Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2006.
[11] Gurit, Guide to composites (v5), dostępny na stronie: www.gurit.com/guide-to-composites. aspx
[12] AshbyM. F., Jones D. R. H.: Engineering Materials 2. An Introduction to Microstructures, Processing and Design (3rd edition). Butterworth- Heinemann, Oxford, 2006.
[13] Klasztorny M. i in.: Badania identyfikacyjne kompozytu BG/F nowego wygrzewanego w temperaturze 20 o C, Raport badawczy z projektu FOBRIDGE Nr F/6/2013, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa, 2013.
[14] Ollson R.: A survey of test methods for multiaxial and out-of-plane strength of composite laminates, Composite Science and Technology, 71, (2011), 773 . 783.
[15] Hinton M. J., Kaddour A. S., and Soden P. D.: Failure Criteria in Fibre Reinforced Polymer Composites: The World-Wide Failure Exercise. Elsevier, Amsterdam, 2004.
[16] PuckA., Schurmann H.: Failure analysis of FRP laminates by means of physically based phenomenological models. Composites Science and Technology, vol. 58 (7), 1998, 1045 . 1067.
[17] Knops M.: Analysis of Failure in Fiber Polymer Laminates. Springer. Verlag, Berlin Heidelberg, New York, 2008.
[18] Hebda M.: Zastosowanie energetycznego kryterium wytężeniowego do analizy wytrzymałościowej kompozytów włóknistych. Rozprawa doktorska, Politechnika Krakowska, 2006.
[19] Chrościelewski J., Witkowski W., Sobczyk B., Daszkiewicz K.,: Numerical simulations of novel GFRP sandwich footbridge. Proceedings of Int. Conf. Footbridges: Past, Present & Future FOOTBRIDGE-2014, 16-18 July 2014, London, England.
[20] Chro.cielewski J., Klasztorny M., Nycz D., Sobczyk B.: Warunki nośności i użytkowalności w odniesieniu do kładek z laminatow polimerowych. Roads and Bridges. Drogi i Mosty, vol. 13 (3), 189 . 202.

 

Przeczytaj cały artykuł >>

 

Materiały Budowlane 4/2015, s. 74 - 76 (spis treści >>)