Συμπεριφορά στοιχείων από ινοπλισμένα πολυμερή με πειραματικές και αναλυτικές μεθόδους

Βλαχάκη-Καραγιαννοπούλου, Σοφία; Vlachaki-Karagiannopoulou, Sofia

dc.contributor.author	Βλαχάκη-Καραγιαννοπούλου, Σοφία	el
dc.contributor.author	Vlachaki-Karagiannopoulou, Sofia	en
dc.date.accessioned	2018-07-23T10:54:00Z
dc.date.issued	2018-07-23
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/47386
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15866
dc.rights	Default License
dc.subject	Σύνθετα υλικά	el
dc.subject	Ινοπλισμένα πολυμερή	el
dc.subject	Ενίσχυση μεταλλικών στοιχείων	el
dc.subject	Πειραματική διερεύνηση	el
dc.subject	Αριθμητική προσομοίωση	el
dc.subject	Composite materials	en
dc.subject	Fiber reinforced polymers (FRP)	en
dc.subject	Reinforcement of steel elements	en
dc.subject	Experimental investigation	en
dc.subject	Numerical simulation	en
dc.title	Συμπεριφορά στοιχείων από ινοπλισμένα πολυμερή με πειραματικές και αναλυτικές μεθόδους	el
dc.title	Behavior of fiber reinforced polymers with experimental and analytical methods	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Δομική μηχανική	el
heal.classification	Σύνθετα υλικά	el
heal.classification	Structural engineering	en
heal.classification	Composite materials	en
heal.dateAvailable	2019-07-22T21:00:00Z
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-07-19
heal.abstract	Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση της συμπεριφοράς στοιχείων από ινοπλισμένα πολυμερή άνθρακα (CFRP) από ίνες μονής κατεύθυνσης υπό εφελκυσμό. Μετά την ολοκλήρωση της πειραματικής διαδικασίας σε όλα τα είδη δοκιμίων, δημιουργήθηκαν προσομοιώματα στο πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων Abaqus με σκοπό την επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από τις πειραματικές δοκιμές εφελκυσμού. Τελικός σκοπός ήταν η διερεύνηση της δομικής συμπεριφοράς δοκιμίων από χάλυβα ενισχυμένα με ελάσματα CFRP. Πιο συγκεκριμένα, στο πρώτο μέρος περιγράφονται όλες οι πειραματικές δοκιμές που έγιναν σε 7 δοκίμια από απλά ελάσματα CFRP, σε δύο δοκίμια χάλυβα και σε ένα δοκίμιο χάλυβα με ενίσχυση ελασμάτων CFRP. Σημαντική είναι η διαδικασία προετοιμασίας των δοκιμίων, η οποία έγινε κυρίως σύμφωνα με το ευρωπαϊκό πρότυπο DIN ISO. Για τα ελάσματα CFRP χρησιμοποιήθηκαν διάφορα μέσα για τη μέτρηση της παραμόρφωσης, έτσι ώστε μέσω της διασταύρωσής τους να προκύψουν αντικειμενικότερα συμπεράσματα. Μετά τις δοκιμές εφελκυσμού στα CFRP ακολούθησαν αντίστοιχα πειράματα σε απλά δοκίμια χάλυβα με σκοπό τον προσδιορισμό των μηχανικών χαρακτηριστικών τους. Τέλος, μελετήθηκε η συμπεριφορά του σύμμικτου δοκιμίου χάλυβα και CFRP σε δοκιμή εφελκυσμού, χωρίς ωστόσο το δοκίμιο να φτάσει στην αστοχία. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα βασικά στοιχεία και η διαδικασία της μεθόδου Thermostrain μέσω της οποίας είναι δυνατή η μελέτη της δομικής συμπεριφοράς των δοκιμίων. Για το λόγο αυτό έγινε καταγραφή θερμικών εικόνων κατά τις δοκιμές εφελκυσμού των ελασμάτων CFRP, οι οποίες θα μπορούσαν να επεξεργαστούν μέσω κατάλληλου λογισμικού, το οποίο όμως δεν ήταν διαθέσιμο. Η επεξεργασία των θερμικών εικόνων τελικά έδωσε μόνο προσεγγιστικά αποτελέσματα, τα οποία όμως ανταποκρίνονται σε αντίστοιχες παλαιότερες δοκιμές στο ίδιο υλικό. Τα πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν με αριθμητική προσομοίωση στο λογισμικό πεπερασμένων στοιχείων Abaqus, από την οποία προέκυψαν αποτελέσματα που προσέγγιζαν αρκετά ικανοποιητικά αυτά της πειραματικής διαδικασίας. Η προσομοίωση αφορά τη δημιουργία τριών μοντέλων, ένα για κάθε δοκίμιο που εξετάστηκε. Οι σημαντικότεροι παράγοντες που επηρέασαν καθοριστικά τα αποτελέσματα των μοντέλων ήταν η εισαγωγή των μηχανικών χαρακτηριστικών του κάθε υλικού (χάλυβας, ινοπλισμένο πολυμερές) στο λογισμικό, αλλά και η προσομοίωση της σύνδεσης των επιφανειών χάλυβα και CFRP που ήταν απαραίτητη για το σύμμικτο δοκίμιο. Η τελευταία ήταν ο λόγος για τον οποίο υπήρχε μια κύρια διαφοροποίηση στα αποτελέσματα της πειραματικής διαδικασίας και της αριθμητικής προσομοίωσης στο σύμμικτο δοκίμιο χάλυβα και CFRP.	el
heal.abstract	The main object of this diploma thesis is the investigation of the behavior of unidirectional CFRP elements under tension. After the experimental procedure was completed in all specimens, simulations were made to confirm the results obtained from the experimental tensile tests, using Abaqus, a commercial program of finite elements. The final aim was to investigate the structural behavior of steel specimens strengthened with CFRP laminates. In particular, the first part describes all the experimental tests that were carried out on 7 samples from CFRP laminates, two steel specimens and one steel specimen reinforced with CFRP laminates. The preparation process of the test pieces, which was conducted according to the European standard DIN ISO, plays an important role. Different means of strain measurements were used for the CFRP laminates, in order to obtain as accurate results as possible. After the tensile tests in CFRP, corresponding experiments were carried out on simple steel specimens in order to determine their mechanical characteristics. Finally, the behavior of a steel plate reinforced with CFRP lamina was studied in a tensile test, even though the load applied during the procedure was not enough in order for the specimen to reach failure. Next, the general principles and the procedure of the Thermostrain method are presented, which is a potential means of study of the structural behavior of the specimens under tension. For this reason, thermal images were recorded during the tensile tests of the CFRP laminates, which could be processed with a suitable software. Due to the lack of availability of that particular software, the processing of the thermal images gave only approximate results, corresponding however to former tensile tests in the same material. The experimental results were confirmed by a numerical simulation in Abaqus finite element software, which eventually produced results quite satisfactory to those of the experimental process. The simulation involves the creation of three models, one for each specimen examined. The most important factors that affected the results of the models were the input of the mechanical properties of each material (steel and fiber reinforced polymer) into the software, as well as the simulation of the bonding of the steel and CFRP surfaces, concerning the composite specimen. As for the mechanical properties, they were calculated using the Rule of mixtures formula, since they are unknown and subject to confidentiality by the manufacturer. The kind of bonding used between steel and CFRP was the reason why a major differentiation between the results of the experimental process and the numerical simulation was observed in the composite specimen of steel strengthened with CFRP laminate.	en
heal.advisorName	Βάγιας, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Θανόπουλος, Παύλος	el
heal.committeeMemberName	Βαμβάτσικος, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Τομέας Δομοστατικής. Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	111 σ.
heal.fullTextAvailability	true