مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی اثر پیش‌آسیب کششی و بارگذاری چرخه‌ای بر ظرفیت خمشی لوله‌های فولادی تقویت‌شده با GFRP در شرایط محیطی خشک و مرطوب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران
10.48311/mme.2026.119730.82991
چکیده
در شرایط بهره‌برداری واقعی،لوله‌های تقویت‌شده معمولاً تحت یک حالت بارگذاری ساده و ایده‌آل قرار ندارند و ممکن است به‌طور همزمان در معرض تغییرشکل‌های اولیه، بارگذاری‌های چرخه‌ای و عوامل محیطی قرار گیرند. برهم‌کنش این عوامل می‌تواند موجب ایجاد پیش‌آسیب شده و رفتار مکانیکی و ظرفیت باربری سازه را در مراحل بعدی بارگذاری تغییر دهد. در این پژوهش، رفتار خمشی لوله‌های فولادی تقویت‌شده با کامپوزیت شیشه-اپوکسی پس از ایجاد پیش‌آسیب کششی، بارگذاری چرخه‌ای و قرارگیری در شرایط محیطی خشک ومرطوب به‌صورت تجربی بررسی شد. برای این منظور دو سطح جابجایی اولیه کششی ۱۰ و ۳۰ میلی‌متر و دو سطح بارگذاری چرخه‌ای ۵۰ و ۱۰۰سیکل در نظر گرفته شد.همچنین اثر محیط با نگهداری نمونه‌هادر شرایط خشک و در محیط شبیه‌سازی آب دریابه مدت ۱۴، ۲۵و ۴۰ روز ارزیابی شد. نتایج نشان داد اعمال جابجایی اولیه ۳۰میلی‌متر موجب کاهش قابل توجه ظرفیت خمشی شده و نیروی خمشی بیشینه از 4/18657 به 4/10294 نیوتن کاهش یافته است.در شرایط خشک،افزایش تعدادسیکل‌ها باعث کاهش نیروی سیکل و ظرفیت خمشی شد و افزایش جابجایی اولیه از ۱۰ به ۳۰ میلی‌متر کاهش ظرفیت خمشی در حدود 45درصد را به همراه داشت. در مقابل، در نمونه‌های دارای جابجایی اولیه ۳۰ میلی‌متر و ۱۰۰ سیکل بارگذاری، افزایش مدت ماندگاری در محیط مرطوب موجب افزایش ظرفیت خمشی از 5475.3 به 20723.7 نیوتن شد که به نرم‌شوندگی کنترل‌شده ماتریس اپوکسی و تکمیل فرآیندپس‌پخت نسبت داده می‌شود.نتایج نشان می‌دهد در شرایط بهره‌برداری واقعی، عملکرد خمشی لوله‌های تقویت‌شده می‌تواند به‌طور قابل توجهی تحت تأثیر پیش‌آسیب،تاریخچه بارگذاری و شرایط محیطی قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental Investigation of the Effect of Tensile Pre Damage and Cyclic Loading on the Flexural Capacity of GFRP Strengthened Steel Pipes under Dry and Wet Environmental Conditions

نویسندگان English

Ramin Beyranvand
mahdi ansari
Department of Manufacturing and Production, Faculty of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
چکیده English

In real operating conditions, strengthened tubes rarely experience simple loading states and may be simultaneously affected by initial deformation, cyclic loading, and environmental exposure. The interaction of these factors can introduce pre damage and alter the mechanical behavior and load bearing capacity of the structure during subsequent loading.This study experimentally examines the flexural behavior of steel tubes strengthened with glass fiber–epoxy composite after tensile pre damage, cyclic loading, and exposure to dry and marine environments. Two levels of initial tensile displacement equal to 10 millimeters and 30 millimeters and two levels of cyclic loading equal to 50 and 100 cycles were applied. The influence of environmental conditions was assessed by conditioning specimens in dry air and in simulated seawater for periods of14, 25, and 40 days.The results indicate that an initial displacement of30 millimeters significantly reduces flexural capacity, lowering the maximum flexural load from 18657.4 newtons to10294.4 newtons. Under dry conditions, increasing the number of cycles decreases both cyclic load and flexural capacity, and increasing the initial displacement from 10 millimeters to 30 millimeters leads to a reduction of about 45 percent in flexural capacity. In contrast, for specimens with an initial displacement of 30 millimeters and100 cycles, longer exposure to the marine environment increases flexural capacity from5475.3 newtons to20723.7 newtons, attributed to controlled softening of the epoxy matrix and completion of post curing. The findings show that in realistic service conditions, the flexural performance of strengthened tubes is strongly influenced by pre damage, loading history, and environmental exposure.

کلیدواژه‌ها English

Reinforced Steel Pipe
Bending
Tensile Pre-Damage
Cyclic Loading
Environmental Conditions

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 31 خرداد 1405