Моделирование процесса деградации стеклопластика под действием напряжений и щелочной среды

Р.А. Каюмов1, И.З. Мухамедова1, Б.Ф. Тазюков2

1Казанский государственный архитектурно-строительный университет, г. Казань, 420043, Россия

2Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

 

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2541-7746.2022.2-3.194-205

Для цитирования: Каюмов Р.А., Мухамедова И.З., Тазюков Б.Ф. Моделирование процесса деградации стеклопластика под действием напряжений и щелочной среды // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2022. – Т. 164, кн. 2–3. – С. 194–205. – doi: 10.26907/2541-7746.2022.2-3.194-205.

For citation: Kayumov R.A., Mukhamedova I.Z., Tazyukov B.F. Modeling of fiberglass degradation process under stresses and alkaline environment. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki, 2022, vol. 164, no. 2–3, pp. 194–205. doi: 10.26907/2541-7746.2022.2-3.194-205. (In Russian)

Аннотация

Разработаны определяющие соотношения для стеклопластика и методика анализа его поведения с учетом накопления микроповреждений при совместном воздействии силовых факторов и агрессивной щелочной среды. Построена конечно-элементная модель для расчета напряженно-деформированного состояния стеклопластиковой панели с целью оценки ее долговечности при наличии воздействия силовых факторов и щелочной среды. Исследована сходимость решений в зависимости от количества конечных элементов и шага по времени. Получены закономерности поведения стеклопластиковой панели с учетом и без учета деформаций, вызванных накоплением поврежденности. Показано, что учет этих деформаций уменьшает долговечность стеклопластиковой панели.

Ключевые слова: стеклопластик, методика, конечно-элементная модель, долговечность, щелочная среда, параметр поврежденности, численный эксперимент

Благодарности. Работа выполнена за счет средств Программы стратегического академического лидерства Казанского (Приволжского) федерального университета (ПРИОРИТЕТ-2030).

Литература

  1. Середина О.С. Опыт решения проблем коррозии водопропускных труб в США // Вестн. Волгогр. гос. архит.-строит. ун-та. Сер. Строительство и архитектура. – 2012. – Вып. 27. – С. 106–110.
  2. Elsayed T., Haggag H., El Hashimy A., Hass A. Behavior of slabs reinforced using square GFRP rebars // Изв. Казан. гос. архит.-строит. ун-та. – 2010. – № 1. – С. 78–88.
  3. Уманский А.М., Беккер А.Т. Перспективы применения композитной арматуры // Вестн. инж. шк. Дальневост. фед. ун-та. – 2012. – № 2. – С. 7–13.
  4. Птухина И.С., Туркебаев А.Б., Тлеуханов Д.С., Бижанов Н.Ж., Далабаева А.Е., Далабаев А.С. Эффективность использования инновационных композитных материалов в строительстве // Строительство уникальных зданий и сооружений. – 2014. – № 9. – С. 84–96.
  5. Yazdanbakhsh A., Bank L.C., Chen C. Use of recycled FRP reinforcing bar in concrete as coarse aggregate and its impact on the mechanical properties of concrete // Constr. Build. Mater. – 2016. – V. 121. – P. 278–284. – doi: 10.1016/j.conbuildmat.2016.05.165.
  6. Park J.S., Lim A.R., Kim J., Lee J.Y. Bond performance of fiber reinforced polymer rebars in different casting positions // Polym. Compos. – 2016. – V. 37, No 7. – P. 2098– 2108. – doi: 10.1002/pc.23388.
  7. Староверов В.Д., Бароев Р.В., Цурупа А.А., Кришталевич А.К. Композитная арматура: проблемы применения // Вестн. гражд. инженеров. – 2015. – № 3. – С. 171–178.
  8. Устинов В.П., Устинов Б.В. Исследование физико-механических характеристик композитных полимерных материалов (КПМ) // Изв. вузов. Строительство. – 2009. – № 11–12. – С. 118–125.
  9. Дронов А.В., Дрокин С.В., Фролов Н.В. Экспериментальное исследование сцепления стеклопластиковой арматуры с бетоном // Промышленное и гражданское строительство. – 2016. – № 11. – С. 80–83.
  10. Михайлов К.В. Перспективы применения неметаллической арматуры в преднапряженных бетонных конструкциях. // Бетон и железобетон. – 2003. – № 5. – С. 29–30.
  11. Власов В.М., Бертов В.М., Долгачев А.Д., Донов А.В., Луговой А.Н. Использование бетонных балок, армированных стальной и стеклопластиковой арматурой // Изв. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. – 2005. – Т. 244. – С. 34–37.
  12. Avdeeva A., Shlykova I., Antonova M., Barabanschikov Y., Belyaeva S. Reinforcement of concrete structures by fiberglass rods // Matec Web Conf. – 2016. – V. 53. – Art. 01006, P. 1–5. – doi: 10.1051/matecconf/20165301006.
  13. Кузьмина А.Ю., Пыжьянова Д.В., Салов А.С. Современная арматура для эффективного строительства // Проблемы строительного комплекса России: Материалы XIX Междунар. науч.-техн. конф. – Уфа: Уф. гос. нефт. техн. ун-т, 2015. – С. 106– 110.
  14. Ostroukh A.V., Nedoseko I.V., Surkova N.E., Fattakhov M.M., Nuruev Y.E., Salov A.S. Automated information-analytical system for dispatching control of transportation concrete products // Int. J. Appl. Eng. Res. – 2015. – V. 10, No 19. – P. 40063–40067.
  15. Каюмов Р.А., Шарафутдинова А.А. Об оценке долговечности строительных конструкций из стеклопластика // Изв. Казан. гос. архит.-строит. ун-та. – 2017. – № 2. – С. 114–123.
  16. Блазнов А.Н., Волков Ю.П., Луговой А.Н., Савин В.Ф. Прогнозирование длительной прочности стеклопластиковой арматуры // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2003. – Т. 9, № 4. – С. 579–592.
  17. Блазнов А.Н., Петров М.Г., Русских Г.И., Савин В.Ф. Прогнозирование прочности конструкций из однонаправленно армированных стеклопластиковых стержней // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2007. – Т. 13, № 1. – С. 97– 112.
  18. Блазнов А.Н., Волков Ю.П., Луговой А.Н., Савин В.Ф. Испытания на длительную прочность стержней из композиционных материалов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2006. – Т. 72, № 2. – С. 44–52.
  19. Савин В.Ф., Луговой А.Н., Волков Ю.П., Блазнов А.Н. Продольный изгиб как метод определения механических характеристик материалов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2006. – Т. 72, № 1. –С. 55–58.
  20. Савин В.Ф., Луговой А.Н., Блазнов А.Н., Волков Ю.П., Хе А.И. Исследование механических свойств стеклопластиковых стержней методом продольного изгиба // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2004. – № 4. – С. 499–516.
  21. Старцев О.В., Блазнов А.Н., Петров М.Г., Атясова Е.В. Исследование долговечности полимерных композиционных материалов при статических нагрузках // Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2019. – № 6. – С. 9–20.
  22. Lebedev M.P., Startsev O.V., Kychkin A.K. The effects of aggressive environments on the mechanical properties of basalt plastics // Heliyon. – 2020. – V. 6, No 3. – Art. e03481, P. 1–9. – doi: 10.1016/j.heliyon.2020.e03481.
  23. Кузнецова Л.Г. Повышение стойкости стеклопластиковой арматуры // Бетон и железобетон. – 1973. – № 3. – С. 30–31.
  24. Розенталь Н.К. Коррозионная стойкость полимерных композитов в щелочной среде бетона // Бетон и железобетон. – 2002. – № 3. – С. 20–23.
  25. Мощанский Н.А. О стойкости стеклопластиковой арматуры в бетоне // Бетон и железобетон. – 1965. – № 9. – С. 33–34.
  26. Блазнов А.Н., Савин В.Ф., Краснов А.А. Прогнозирование прочности композитных стержней в условиях воздействия щелочной среды // Юж.-сиб. науч. вестн. – 2014. – Т. 4, № 8.– С. 12–14.
  27. Кузина Т.В., Медведева Л.Ю., Чижевский В.В. Долговечность стеклопластиковой арматуры в многослойных ограждающих конструкциях // Коррозия: материалы, защита. – 2005. – № 1. – С. 41–43.
  28. Устинов В.П., Петров М.Г., Савин В.Ф., Устинов Б.В. Прогнозирование долговечности СПА в составе трёхслойных стеновых панелей // Вестн. Сиб. гос. ун-та путей сообщения. – 2002. – Вып. 4. – С. 115–123.
  29. Sawpan M.A. Effects of alkaline conditioning and temperature on the properties of glass fiber polymer composite rebar // Polym. Compos. – 2016. – V. 37, No 11. – P. 3181–3190. – doi: 10.1002/pc.23516.
  30. Верещагин А.Л., Жаринов Ю.Б., Маркова А.В., Савин В.Ф. Коррозионное разрушение напряженных стеклопластиковых стержней // Механика композиционных материалов и конструкций. – 2007. – Т. 17, № 3. – С. 432–451.
  31. Маркова А.В., Савин В.Ф., Жаринов Ю.Б., Блазнов А.Н. Испытания на коррозионную стойкость напряженных стержней из полимерных композиционных материалов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2010. – Т. 76, № 11. – С. 56–59.
  32. Startseva L.T., Panin S.V., Startsev O.V., Krotov A.S. Moisture diffusion in glass-fiber-reinforced plastics after their climatic aging // Dokl. Phys. Chem. – 2014. – V. 456, Pt. 1. – P. 77–81. – doi: 10.1134/S0012501614050054.
  33. Каблов Е.Н., Старцев В.О. Климатическое старение полимерных композиционных материалов авиационного назначения. I. Oценка влияния значимых факторов воздействия // Деформация и разрушение материалов. – 2019. – № 12. – С. 7–16.
  34. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. – М.: Наука, 1965. – 752 с.

Поступила в редакцию

12.04.2022

 

Каюмов Рашит Абдулхакович, доктор физико-математических наук, профессор кафедры механики

Казанский государственный архитектурно-строительный университет ул. Зеленая, д. 1, г. Казань, 420043, Россия

E-mail: Kayumov@rambler.ru

 

Мухамедова Инзилия Заудатовна, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры механики

Казанский государственный архитектурно-строительный университет ул. Зеленая, д. 1, г. Казань, 420043, Россия

E-mail: Muhamedova-inzilija@mail.ru

 

Тазюков Булат Фэридович, кандидат физико-математических наук, заместитель директора по научной деятельности Института математики и механики им. Н.И. Лобачевского

Казанский (Приволжский) федеральный университет ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: Bulat.Tazioukov@kpfu.ru

 

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.