Mechanical characteristics of composite material manufactured by winding process

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The study is aimed to increase durability and reduce costs in bridge construction through the use of fiberglass pipes manufactured by the filament winding process. Despite the successful use of fiber reinforced polymers (FRP) abroad, their application in Russia is limited due to the lack of regulatory framework and insufficient study of their mechanical properties. Through experimental tensile testing of fiberglass pipe specimens using strain gauges and a universal testing machine, key characteristics were obtained: tensile strength (200 MPa on average), elastic modulus (29.5–37.9 GPa), and Poisson's ratio (0.21–0.27). The material properties were found to be comparable to concrete and steel, which confirms its suitability for hybrid bridge superstructures. The peculiarities of the deformation behavior, including cracking and changes in the elastic modulus under repeated loading were revealed. The results of the study can be used to develop a regulatory framework and to design durable bridge structures, opening up perspectives for the expansion of composite applications in construction.

About the authors

Sergey V. Pinyazhin

Siberian Transport University

Email: s.v.pinyazhin@mail.ru

References

  1. Татлыева Г. З., Закиров М. А., Осипова Л. Э. Оценка коррозионной стойкости композиционных материалов на базе смол Norpol Dion. Вестник Казанского технологического университета. 2012;15(11):235– 239. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=ozovol.
  2. Попов С. Н., Ушаков А. Е., Кленин Ю. Г. Перспективы расширения возможностей применения пултрузионных стеклопластиков в строительстве в северных климатических условиях. В сб.: Физико-технические проблемы добычи, транспорта и переработки органического сырья в условиях холодного климата. 2024. С. 225–227. https://doi.org/10.24412/cl-37255-2024-1-225-227
  3. Хуанг Чун-Пинь. Моделирование процессов вакуумной инфузии в производстве крупногабаритных композитных конструкций. Известия ЮФУ. Технические науки. 2021;(3):172–185. https://doi.org/10.18522/2311-3103-2021-3-172-185
  4. Früh N., Knippers J. Multi-stage filament winding: Integrative design and fabrication method for fibrereinforced composite components of complex geometries. Composite Structures. 2021;268:113969. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.113969
  5. Иванов А. Н., Яшнов А. Н. Экспериментальные исследования пролетного строения из полимерного композиционного материала. Вестник Тихоокеанского государственного университета. 2014;(4):61–70. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=teqrfd.
  6. Овчинников И. И., Овчинников И. Г., Чесноков Г. В., Михалдыкин Е. С. О проблеме расчета трубобетонных конструкций с оболочкой из разных материалов. Часть 3. Опыт применения полимерных композитных материалов в мостостроении. Науковедение. 2015;7(5):151. URL: http://naukovedenie.ru/PDF/27TVN515.pdf.
  7. Ушаков А. Е., Монастырев Е. А., Ермаков В. М., Егоров М. А., Мухина М. А., Кленин Ю. Г. (и др.) Результаты испытаний первого в мире железнодорожного моста с пролетным строением из композиционных материалов. Путь и путевое хозяйство. 2021;(10):13–15.
  8. Иванов А. Н., Кожевников В. С. Проблемы применения полимерных композиционных материалов в пролетных строениях железнодорожных мостов. Химия. Экология. Урбанистика. 2020;3:94–98. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?edn=xidmrw.
  9. Уткин В. А., Иванов А. Н., Мартынов А. В. Пролетное строение с мостовым настилом из пултрузионного профиля. Российская Федерация. Патент № 2735317C1. 16 декабря 2019. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2735317C1_20201030.
  10. Яшнов А. Н., Иванов А. Н. Струнные пролетные строения для магнитолевитационного транспорта. Инновационные транспортные системы и технологии. 2021;7(3):158–168. https://doi.org/10.17816/transsyst202173158-168
  11. Николаев А. К., Коэйо Веласкес А. Л. Моделирование процесса разрушения стеклопластиковой трубы. Записки Горного института. 2017;223:93–98. https://doi.org/10.18454/PMI.2017.1.93
  12. Пыринов Б. В., Козьмин Н. А. Сталежелезобетонный автодорожный мост с балками из металлических труб. В сб.: Совершенствование конструктивных решений пешеходных и автодорожных мостов в условиях Сибирского региона. Новосибирск: Наука; 2012. С. 101–105.
  13. Zhao L., Burgueno R., La Rovere H., Seible F., Karbhari V. Preliminary evaluation of the hybrid tube bridge system. California; 2000. URL: https://trid.trb.org/View/673592
  14. Иванов А. Н., Кузьменков П. Ю. Мониторинг технического состояния автодорожного моста через реку Пашенку. Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2016;(2):20–27. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=26737924.
  15. Николаев А. К., Лутов В. А. Технология производства композиционных труб методом намотки для нефтегазовой отрасли. Международный научно-исследовательский журнал. 2015;(8-2):50–54. URL: https://research-journal.org/wp-content/uploads/2015/09/8-2-39.pdf#page=50.
  16. Яшнов А. Н., Снежков И. И. Развитие систем диагностики и мониторинга мостов. Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2020;(3):6–13. URL: https://elibrary.ru/kyabvu.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).