Show
Abstract
Abstract Details
بررسی ویژگی‌های کششی مصالح SMA-FRP تحت اثر بارگذاری چرخه‌ای
Major Topic: Materials For Repair, Retrofit And Maintenance Of Structures|مصالح براي تعمير، تقويت و نگهداري سازه ها
Abstract
پلیمرهای مسلح با الیاف (FRP) رایج در مهندسی سازه، به دلیل شکننده بودن اکثر الیاف مورد استفاده، رفتار تردی داشته و در سازه¬هایی که نیاز به شکل-پذیری بالا دارند، نمی¬توانند کارآیی مناسبی از خود نشان دهند. آلیاژهای حافظه¬دار شکلی (SMA) علاوه بر شکل¬پذیری و جذب انرژی بالا، در برابر خوردگی نیز مقاومت مناسبی دارند. بنابراین استفاده از الیاف SMA در تهیه FRPها می¬تواند راه حل مناسبی برای رفع مشکل رفتار ترد FRPهای رایج باشد. الیاف SMA می¬تواند به تنهایی یا در کنار دیگر الیاف رایج، به وسیله‌ی رزین¬ها با یکدیگر یکپارچه شده و مصالح جدیدی به نام SMA-FRP ایجاد کند. در این پژوهش، هدف بررسی رفتار مصالح SMA-FRP است که با استفاده از نسبت‌های گوناگون الیاف شیشه و الیاف نیکل-تیتانیوم (NiTi) در حالت سوپرالاستیک برای رسیدن به یک ضریب کشسانی مشخص طراحی شده¬اند. این مصالح با استفاده از نرم¬افزار اجزای محدود OPENSEES مدل‌سازی شده و تحت اثر بارگذاری چرخه¬ای کششی قرار می¬گیرند. با استفاده از نتایج حاصل از تحلیل، می¬توان تاثیر نسبت حجمی الیاف NiTi بر رفتار چرخه‌ای شامل: تنش بیشینه ایجاد شده، کرنش پسماند و قابلیت جذب و استهلاک انرژی آن¬ها را مورد بررسی قرار داد. نتایج حاصل نشان می¬دهد با استفاده از الیاف SMA در مصالح SMA-FRP قابلیت استهلاک انرژی این مصالح افزایش می¬یابد.
Keywords
آلیاژهای حافظه دار شکلی; SMA-FRP; روش اجزای محدود; ویژگی های کششی; بارگذاری چرخه ای
Highlighs
- The conventional FRPs exhibit brittle failure at relatively low ultimate tensile strains, that limits their efficacy in seismic structural applications.
- This study investigates the cyclic behavior of a new composite material known as SMA-FRP. The new composite comprises a resin matrix, embedded with Super-elastic NiTi shape memory alloy (SMA) wires as primary reinforcement. The SMA wires are used either w
- Results revealed that the SMA-FRP composites can recover relatively high strains upon unloading. Also It was found that dissipated energy of these composites increases with an increase in volume ratio of SMA fibers.
Referencrs
Alikhani, A., & Basaeri, A. (2021). “The effect of pre-strain and number of SMA wires on the compression properties of glass-epoxy conical grid composites,” Composite Structures Journal, 262, pp 113624.
Van Den Einde, L., Zhao, L., & Seible, F. (2003). “Use of FRP composites in civil structural applications. Construction and building materials,” 17(6-7), pp 389-403.
Daghash, S. M., & Ozbulut, O. E. (2016). “Characterization of superelastic shape memory alloy fiber-reinforced polymer composites under tensile cyclic loading,” Materials & Design Journal, 111, pp 504-512.
Zafar, A., & Andrawes, B. (2014). “Fabrication and cyclic behavior of highly ductile superelastic shape memory composites. Journal of materials in civil engineering,” 26(4), pp 622-632.
Ozbulut, O. E., Hurlebaus, S., & Desroches, R. (2011). “Seismic response control using shape memory alloys: a review,” Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 22(14), pp 1531-1549.
Naito, H., Sato, J., Funami, K., Matsuzaki, Y., & Ikeda, T. (2001). “Analytical study on training effect of pseudoelastic transformation of shape memory alloys in cyclic loading,” Journal of intelligent material systems and structures, 12(4), pp 295-300.
Zafar, A. (2013). “Application of SMA fiber composite as seismic reinforcement for concrete moment resisting frames,” (Doctoral dissertation, University of Illinois at Urbana-Champaign).
Jang, B. K., Koo, J. H., Toyama, N., Akimune, Y., & Kishi, T. (2001, August). “Influence of lamination direction on fracture behavior and mechanical properties of TiNi SMA wire-embedded CFRP smart composites,” In Smart Structures and Materials 2001: Modeling, Signal Processing, and Control in Smart Structures, 4326, pp 188-197.
Xu, Y., Otsuka, K., Toyama, N., Yoshida, H., Jang, B. K., Nagai, H., & Kishi, T. (2002, July). “Fabrication of TiNi/CFRP smart composite using cold drawn TiNi wires,” Smart Structures and Materials 2002: Active Materials: Behavior and Mechanics, 4699, pp. 564-574.
Xu, Y., Otsuka, K., Toyama, N., Yoshida, H., Nagai, H., & Kishi, T. (2003). “A novel technique for fabricating SMA/CFRP adaptive composites using ultrathin TiNi wires,” Smart materials and structures, 13(1), 196.
Wierschem, N., & Andrawes, B. (2010). “Superelastic SMA–FRP composite reinforcement for concrete structures. Smart materials and structures," 19(2), pp 025011
Nissle, S., Hübler, M., Gurka, M., Schmeer, S., & Voll, N. (2014, September). “Integration of shape memory alloy wires in fiber reinforced polymers for endless crash absorber structures,” In Smart Materials, Adaptive Structures and Intelligent Systems, 46155, p V002T04A005.
Sharifishourabi, G., Alebrahim, R., Sharifi, S., Ayob, A., Vrcelj, Z., & Yahya, M. Y. (2014). “Mechanical properties of potentially-smart carbon/epoxy composites with asymmetrically embedded shape memory wires," Materials & Design, 59, 486-493.
Wierschem, N. (2009). “Superelastic shape memory alloy composite bars for reinforcing concrete structures,” (Ms.C dissertation, University of Illinois at Urbana-Champaign).
Payandeh, Y., Meraghni, F., Patoor, E., & Eberhardt, A. (2012). “Study of the martensitic transformation in NiTi–epoxy smart composite and its effect on the overall behavior,” Materials & Design, 39, 104-110.
Buehler, W. J., & Wang, F. E. (1968). “A summary of recent research on the nitinol alloys and their potential application in ocean engineering," Ocean Engineering, 1(1), 105-120.
Verma, L., Andrew, J. J., Sivakumar, S. M., Balaganesan, G., Vedantam, S., & Dhakal, H. N. (2021). “Evaluation of quasi-static indentation response of superelastic shape memory alloy embedded GFRP laminates using AE monitoring" Polymer Testing Journal, 93, pp 106942.
Gangil, N., Siddiquee, A. N., & Maheshwari, S. (2020). “Towards applications, processing and advancements in shape memory alloy and its composites,” Journal of Manufacturing Processes, 59, pp 205-222.
https://opensees.berkeley.edu/