NOWY MATERIAŁ KONSTRUKCYJNY - KOMPOZYT

Podobne dokumenty
PROJEKTOWANIE STRUKTUR KOMPOZYTOWYCH WZMACNIANYCH SIATKĄ WŁÓKIEN

KPKM dr hab. inż. Jarosław Gałkiewicz Prof. dr hab. inż. Andrzej Neimitz

Podstawy Konstrukcji Maszyn I Machine Desing. Budowa Maszyn I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Z-LOG-1008 Procesy produkcyjne Production Processes

Odnawialne Źródła Energii I stopień (I stopień/ II stopień) ogólnoakademicki (ogólnoakademicki/praktyczny) Prof. dr hab. inż.

Panele LED ... Pomysł... Projekt... Efekt. Technologia światła. Przyszłość

Budownictwo autonomiczne The autonomic buildings

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 4

Budownictwo autonomiczne The autonomic buildings

System VRV IV HR firmy Daikin - Największy wzrost poziomu efektywności od czasu sprężarki z inwertere Czwartek, 13 Luty :22

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 7

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

WPŁYW DŁUGOŚCI I ŚREDNICY MIESZALNIKA NA STOPIEŃ ZMIESZANIA MATERIAŁÓW SYPKICH

Kod modułu Niekonwencjonalne systemy sieci sanitarnych

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 2

InPro BMS jest systemem informatycznym do wizualizacji, integracji, zarządzania

Technik lotniskowych służb operacyjnych

Pracownia Kształcenia Zawodowego

Inżynieria Środowiska I stopień (I stopień / II stopień) ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Inżynieria Środowiska I stopień (I stopień / II stopień) ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) dr hab. Lidia Dąbek, prof.

METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

Tunelowanie i metody tarczowe Tunnelling and Shields Methods

OKREŚLANIE STOPNIA ODWRACALNOŚCI OBIEGÓW LEWOBIEŻNYCH

DECSA: połączenie tradycji i innowacji w chłodzeniu wyparnym. Autor: Józef KISIELNICKI

kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES) obowiązkowy (obowiązkowy / nieobowiązkowy) polski pierwszy

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Ujęcia wód powierzchniowych. Inżynieria środowiska I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Wydział Inżynierii Środowiska, Geomatyki i Energetyki Kierunek: Odnawialne Źródła Energii

OCENA DOKŁADNOŚCI OBLICZANIA PARAMETRÓW SPOTKANIA CPA I TCPA W MULTIAGENTOWYM SYSTEMIE WSPOMAGANIA NAWIGACYJNEGO PROCESU DECYZYJNEGO

Kompozyty. Czym jest kompozyt

POWIATOWY URZĄD PRACY. W J A Ś L E Jasło, Rynek 18 tel./fax: 0~ , sekretariat@pup-jaslo.pl, www: pup-jaslo.

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Wyznaczanie modułu Younga metodą strzałki ugięcia

instrukcja do ćwiczenia 3.4 Wyznaczanie metodą tensometrii oporowej modułu Younga i liczby Poissona

C. EFEKTY KSZTAŁCENIA I METODY SPRAWDZANIA EFEKTÓW KSZTAŁCENIA

AUTOKLAWIZOWANE KOMPOZYTY CEMENTOWE Z MIKROSFERAMI GLINOKRZEMIANOWYMI ZBROJONE WŁÓKNAMI WOLLASTONITOWYMI

Inżynieria Środowiska II stopień (I stopień / II stopień) ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 5

Inżynieria Środowiska I stopień (I stopień / II stopień) ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 11

B A D A N I E W Y T R Z Y M A Ł O Ś C I K O M P O Z Y T Ó W W Ę G L O W Y C H

Informatyka I stopień (I stopień / II stopień) ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) niestacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu

kierunkowy obowiązkowy polski Semestr VI

Wykład 9. Stateczność prętów. Wyboczenie sprężyste

Odnawialne Źródła Energii I stopień (I stopień/ II stopień) ogólnoakademicki (ogólnoakademicki/praktyczny) stacjonarne (stacjonarne/ niestacjonarne)

WYMAGANIA EDUKACYJNE DLA KLASY VII SZKOŁY PODSTAWOWEJ

LG prezentuje zupełnie nowe rozwiązanie systemu VRF MULTI V 5 z inteligentną kontrolą dual sensing Wtorek, 28 Luty :30

Wyboczenie ściskanego pręta

CHILLVENTA 2016 MITSUBISHI ELECTRIC nowe rozwiązania dla efektywnych systemów HVAC Środa, 28 Grudzień :38

AUTOMATYKA I SYSTEMY SCADA Automatization and SCADA systems

Politechnika Poznańska

Pracownia ściśle współpracuje z Laboratorium Badań Konstrukcji Mostowych

Technologie Informacyjne Information technologies. Energetyka I stopień (I stopień / II stopień) ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Automatyka i systemy SCADA Automatization and SCADA systems

Warsztaty pracy projektanta i rzeczoznawcy instalacji i sieci sanitarnych

Z-LOGN1-021 Materials Science Materiałoznastwo

Korekty finansowe związane z naruszeniami PZP. Audyty Komisji Europejskiej i Europejskiego Trybunału Obrachunkowego

Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny z zajęć komputerowych klasa 7

Informatyka I stopień (I stopień / II stopień) ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) podstawowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

PARAMETRY BEZPIECZEŃSTWA W PROJEKTOWANIU WZMOCNIEŃ NASYPÓW KOMUNIKACYJNYCH

LABORATORIUM NAUKI O MATERIAŁACH

CHARAKTERYSTYKA MECHANIZMÓW NISZCZĄCYCH POWIERZCHNIĘ WYROBÓW (ŚCIERANIE, KOROZJA, ZMĘCZENIE).

Przedsiębiorczość i innowacje The enterprise and innovations

kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES) obowiązkowy (obowiązkowy / nieobowiązkowy) polski drugi

Z-ID-110 Bezpieczeństwo i higiena pracy Health and Safety at Work

Politechnika Poznańska. Metoda Elementów Skończonych

SZCZEGÓŁOWE WYMAGANIA EDUKACYJNE NA POSZCZEGÓLNE OCENY SZKOLNE W KLASIE 7

Materiały Reaktorowe. Właściwości mechaniczne

Semestr letni Technologie informacyjne TAK

Logistyka I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Wykonanie instalacji oddymiania i przewietrzania

WPŁYW DODATKU PYŁU KRZEMIONKOWEGO NA WŁAŚCIWOŚCI KLASYCZNYCH MAS FORMIERSKICH

Izolacje Techniczne. Cennik

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu

Data wydruku: Dla rocznika: 2015/2016. Opis przedmiotu

PROJEKT WYKONAWCZY. Branża: Konstrukcyjna. Autorzy: Mariuz- Tomasz Walczak ul. Taśmowa 10/ Warszawa. mgr inż. Tomasz Walczak.

Plan wynikowy nauczania informatyki w szkole podstawowej, klasa 7

Z-ID-210 Prawo gospodarcze Commercial Law

Wydział Inżynierii Środowiska, Geomatyki i Energetyki

UNIWERSYTET MARII CURIE-SKŁODOWSKIEJ W LUBLINIE

Fizyka I. Geodezja i Kartografia I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

K O M P O Z I T KOMPOZYTOWE PRĘTY I SIATKI ZBROJENIOWE

W trakcie praktyki student powinien zapoznać się z następującymi zagadnieniami:

Stolbud Włoszczowa S.A. ul. Jędrzejowska Włoszczowa tel

KARTA MODUŁU / KARTA PRZEDMIOTU A. USYTUOWANIE MODUŁU W SYSTEMIE STUDIÓW B. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA PRZEDMIOTU

Z-LOG-083L Zarządzanie jakością Quality Management. Logistyka I stopień Ogólnoakademicki Stacjonarne

POLITECHNIKA OPOLSKA

I.1.1. Technik ochrony fizycznej osób i mienia 515[01]

Regulamin studenckich praktyk zawodowych na Wydziale Nauk o Żywności SGGW w Warszawie ZAŁĄCZNIK 3/I-1/P-n

Metody Optymalizacji Optimization Methods. Elektrotechnika I stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

studia stacjonarne Liczba godzin/tydzień: 1W, 1Ćw PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Praktyczne aspekty wymiarowania belek żelbetowych podwójnie zbrojonych w świetle PN-EN

Opracowanie: Emilia Inczewska 1

Jak eliminować osuwiska drogowe? cz. 2

Transkrypt:

Budonicto 20 Tomasz Kiatkoski NOWY MATRIAŁ KONSTRUKCYJNY - KOMPOZYT Wproadzenie W ostatnich latach innoacyjność dziedzinie roziązań technicznych ymusiła lepsze ykorzystanie noych materiałó - noych dla tego łaśnie zastosoania. Torzya te cechują się szczególnymi łaściościami, jakich nie uzyskują tradycyjne materiały. Móimy tu o kompozytach, które starzają nieograniczone możliości kształtoania noych materiałó o konkretnych łaściościach. Kompozyty nazyane są przez ielu materiałami XXI ieku i coraz częściej znajdują zastosoanie różnych gałęziach przemysłu [1-4]. Kompozyty i ich ykorzystanie Kompozyt jest to połączenie co najmniej dóch różnych (pod zględem chemicznym) materiałó, przy czym ich połączenie zachodzi na poziomie makroskopoym. Coraz częściej inżynieroie sięgają po roziązania niekonencjonalne, które sprostają ich oczekianiom i ymaganiom. Kompozyty dzięki teoretycznie nieograniczonym możliościom kształtoania spełniają te arunki. Dodatkoym atutem kompozytó staje się rąca tendencja do stosoania materiałó konstrukcyjnych o mniejszej gęstości, iększej ytrzymałości, lepszych łaściościach użytkoych i ekologicznych. Najczęściej użyanymi kompozytami są tz. kompozyty łókniste. Podział kompozytó zmacnianych łóknami prezentuje rysunek 1. Naprężenia kompozytach (trzeba tu podkreślić, że są to ogólne zory ykorzystyane do obliczeń ogólnych zależności ytrzymałościoych kompozytach) można obliczyć, ykorzystując zór: σ = σ V + σ 1 V ) (1) komp ( Moduł Younga kompozytu z łóknami ciągłymi zależy od przyłożonego obciążenia i rozłożenia łókien. I tak dla kompozytu obciążonego rónolegle do osi łókien moduł Younga określa się zorem:

128 T. Kiatkoski komp = V + V = ( 1 V ) + V (2) natomiast dla kompozytu obciążonego prostopadle do osi łókien ykorzystuje się zór: komp = V + V = (1 V ) + V gdzie: σ komp, σ, σ - odpoiednio, naprężenia kompozytu, łókien i oy, komp,, - odpoiednio, moduł Younga kompozytu, oy i łókien, V, - ułamki objętości oy i łókien, przy czym ( V V = 1). V o + Kompozyty te znajdują zastosoanie przede szystkim takich branżach, jak przemysł lotniczy, kosmiczny, motoryzacyjny czy budolany, gdzie redukcja masy yiera duży pły na projektoany obiekt, maszynę lub pojazd [4]. (3) Rys. 1. Podział kompozytó zmacnianych łóknami [4] Najlepszym przykładem takiego ykorzystania kompozytó łóknistych jest firma Airbus, która ykonała ten zabieg na podoziu samolotu A380 (rys. 2), gdzie około 22% struktury podstaoej samolotu ( stosunku agoym) ykonano przeażnie z kompozytó CFRP [5-7]. Natomiast e proadzonym do eksploatacji 2008 roku Boeingu 787 Dreamliner udział ykorzystania kompozytó sięgał aż 50%. Aktualnie można zaobseroać, że zapotrzeboanie na kompozyty lotnictie nie tylko ojskoym, ale także pasażerskim (cyilnym) ciąż rośnie. W motoryzacji torzya te zaczęto proadzać od momentu, gdy latach siedemdziesiątych ceny ropy naftoej osiągnęły ysoki poziom. I tak przykładoo USA latach 2000-2004 zastosoanie polimeró transporcie zrosło

Noy materiał konstrukcyjny - kompozyt 129 z 7,5 do 8,4%, a uropie doszło aż do 10% [5, 8]. Wproadzanie kompozytó jest zabiegiem dalekozrocznym, a oszczędności ynikające z tego zabiegu idać dopiero fazie eksploatacji. Dobrym przykładem jest tu przemysł samochodoy, którym proadzenie torzy sztucznych spoodoało redukcję masy samochodu o 10%, co zmniejszyło zużycie palia o 5 7% oraz popraiło sztyność konstrukcji o 40% ( stosunku do konstrukcji staloej) [8, 9]. Konstrukcje kompozytoe zastosoane zostały Porsche Carerra GT (roczniki 2004-2006) - jednym z pierszych samochodó (rys. 3), którym zastosoano takie roziązanie [5, 10]. Kolejnym przykładem jest ykonany z łókna ęgloego monokok McLarenie MP4-12C oraz noym Lamborghini - Model Aventador (rys. 4) [8, 11]. Znaczny pły na rynek motoryzacyjny yiera także Unia uropejska, której ustalenia dotyczące pojazdó do 3,5 tony narzucają rygorystyczne normy odnośnie do odzyskiania i przetarzania materiałó użytych do produkcji pojazdó (ma ono ynieść do 2015 roku aż 95%). Jest to kolejny argument przemaiający za ykorzystaniem bardzo szerokim spektrum materiałó kompozytoych [8]. Duże zastosoanie znalazły one także budonictie, gdzie stosunek masy do ytrzymałości materiału ma znaczenie przy projektoaniu i umacnianiu konstrukcji. Wpłynęło to na coraz częstsze ykorzystyanie materiałó kompozytoych do torzenia i zmacniania istniejących obiektó. Przeażnie do tych celó ykorzystuje się kompozyty na bazie łókna ęgloego. Rys. 2. Przykłady różnych zastosoań ramach 22% udziału CFRP budoie samolotu Airbus A380 [5] Rys. 3. Porsche Carerra GT z ykonaną z CFRP ramą podozia [5]

130 T. Kiatkoski Rys. 4. Monokok ykonany z kompozytu CFRP od leej McLarenie, po praej Lamborghini [8, 11] Kompozyty te są jedną z najnoszych technologii, której zadaniem jest zmocnienie i stabilizacja konstrukcji. Stanoią metodę ziększania nośności konstrukcji betonoych, muroanych, drenianych i staloych. Montoane strefie rozciąganych elementó konstrukcyjnych stanoią zbrojenie zenętrzne, którego zadaniem jest ziększenie ytrzymałości elementu na rozciąganie, zginanie, redukcje rozarcia rys oraz zmniejszenia ugięcia. Stosoany system charakteryzuje się małymi ymiarami i nieielkim ciężarem łasnym oraz bardzo ysoką ytrzymałością na rozciąganie i bardzo ysoką ytrzymałością zmęczenioą [12]. Technologię tę ykorzystują na przykład firmy S&P oraz Sika (rys. 5), które storzyły łasne systemy zmocnień konstrukcji budolanych. Kompozyty stają się coraz częściej materiałem zmacniającym i stabilizującym konstrukcje. Ze zględu na soje niezykłe łaściości są alternatyą dla tradycyjnych materiałó, takich jak stal czy beton. Idealnym przykładem jest pionierski projekt Petera Testa o nazie Carbon Toer (rys. 6) zaproponoany 2002 roku. Jest to konstrukcja składająca się z kompozytó głónie na bazie łókna ęgloego. Rys. 5. System zmocnień firmy Sika [13]

Noy materiał konstrukcyjny - kompozyt 131 Ten 40-piętroy budynek jest jednym z najbardziej interesujących projektó XXI ieku i może ytyczyć noe kierunki poszukiań dla budoniczych i architektó [14]. Rys. 6. CARBON TOWR - od leej idok zenętrzny, po praej schemat konstrukcji [14] Dodatkoym atutem przemaiającym za ykorzystyaniem kompozytó stają się coraz częściej narzucane normy ymagające stosoania materiałó o dużej możliości przetórczej i małej szkodliości dla środoiska naturalnego. Podsumoanie Zastosoanie kompozytó jest coraz poszechniejsze. Po materiały te sięgają firmy z najróżniejszych gałęzi przemysłu. Dążenie do udoskonalania i szukania noych form architektonicznych i konstrukcyjnych spraia, że kompozyty otierają noe możliości kształtoania otoczenia. Wproadzenie ich produkty ogólnie dostępne (np. roery, kijki do nart czy ędki) spoodoało na peno podyższenie jakości yrobó, zapeniając użytkonikom peien komfort, gdy tymczasem nie zdajemy sobie spray, że są one produktem kompozytoym. Literatura [1] Hyla I., Śleziona J., Kompozyty elementy mechaniki i projektoania, Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliice 2004. [2] Ashby M.F., Jones D.R.H., Materiały Inżynierskie. Tom 1, Wydanicto Naukoo-Techniczne, Warszaa 1995. [3] Bełzoski A., Podstaoe iadomości o próbach ytrzymałości materiałó kompozytoych, Politechnika Wrocłaska, Wrocła 2007. [4] Kurzak L., Kiatkoski T., Aluminium profile reinforced ith carbon fibre: numerical analysis, Transfer inovacii 2013, 27, 110-112. [5] Oczoś K.., Kompozyty łókniste - łaściości, zastosoanie, obróbka ubytkoa, Mechanik 2008, 7, 578-592. [6] [Online] 2013, http://.airbus.com/aircraftfamilies/ passengeraircraft/a380family/innovation/

132 T. Kiatkoski [7] [Online] 2013, http://airbus-a380-pictures.blogspot.com/ [8] Gis M., [Online] 26 rześnia 2013. http://autokult.pl/2013/09/26/materialy-konstrukcyjne-nooczesnych-pojazdach-samochodoych-cz-2 [9] Birkett D., Polymers on the move, duc. Chem., 2007, 44, 11. [10] [Online] 2013, http://.designnes.pl/menu-gorne/artykul/article/zycieskie-kompozyty/ [11] [Online] październik 2013, http://.motogazeta.mojeauto.pl/ Technika/Monokok noym _Lamborghini,a,183494.html [12] Kiatkoski T., Charakterystyka i ykorzystanie stopó aluminium oraz taśm ęgloych budonictie, Zeszyty Naukoe Politechniki Częstochoskiej, 2011, nr 167, Budonicto 17, 112-118. [13] Katalog firmy Sika Poland, Wzmocnienia konstrukcji materiałami kompozytoymi, 2013. [14] Buck P., Pająkieicz M., [Online] 14 marca 2013, http://.kns.b2me.pl/art-kompozytyegloe--architekturze-i-budonictie,133,2.html Streszczenie W pracy przedstaiono ogólne zależności obliczania naprężeń materiałach kompozytoych. Omóiono także ich ykorzystanie różnych gałęziach przemysłu. Pokazano też przykłady zastosoania taśm ęgloych do zmacniania konstrukcji. Ne material of construction - composite Abstract The paper presents general dependences concerning the calculation of stresses in composite materials and their application in different branches of industry. The examples of the carbon tapes applications to construction reinforcement are also shon.