kaz29Вестник Казахстанско-Британского технического университетаHerald of the Kazakh-British Technical University1998-66882959-8109Казахстанско-Британский Технический Университет10.55452/1998-6688-2023-20-2-13-26kaz29-702Research ArticleФИЗИЧЕСКИЕ НАУКИPHYSICAL SCIENCESАНАЛИЗ ОПТИМИЗИРОВАННЫХ ЛЮКОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ПОЛИЭФИРНОГО СТЕКЛОПЛАСТИКА (SMC), ЧЕРЕЗ ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ И СИМУЛЯЦИИ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВANALYSIS OF OPTIMIZED MANHOLE COVERS MADE OF GLASS-REINFORCED POLYESTER (SMC) THROUGH BENDING TESTS AND FINITE ELEMENT SIMULATIONShttps://orcid.org/0000-0001-6283-3401ТемирханM. C.TemіrhanM. S.

Максат Темирхан, PhD

ул. Кабдолова, 10, 050062, г. Алматы

Maksat Temirhan, PhD Candidate

Kabdolova st. 10, 050062, Almaty

maksat.temirkhan@nu.edu.kzТОО «Институт новых материалов»Казахстан“Institute of New Materials” LLPKazakhstan2023010720232021326Copyright © Темирхан M.C., 20232023Темирхан M.C.Temіrhan M.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.kbtu.edu.kz/jour/article/view/702

Настоящая научная статья посвящена исследованию и моделированию композитных крышек люков из полиэфирного стеклопластика, которые являются альтернативой традиционным металлическим крышкам. Введение этих заменителей обусловлено проблемами, связанными с коррозией и кражами стальных и чугунных крышек, а также с их недостаточной устойчивостью к химическим веществам. Крышки люков, изготовленные из полиэфирного стеклопластика, обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными металлическими крышками. Они обеспечивают высокое соотношение прочности и жесткости к массе, что делает их легкими и удобными в установке. Этот материал также обладает высокой стойкостью к коррозии, что значительно продлевает срок его службы. Несмотря на преимущества композитных крышек люков, исследования, связанные с их моделированием, симуляцией и механическими испытаниями, остаются недостаточными. В данной статье представлены результаты исследования, в котором крышка люка была изготовлена из двух слоев полиэфирного листового пресс-материала с использованием дополнительного ребра жесткости. Далее проводились испытания на изгиб, а полученные результаты были проанализированы с помощью симуляции метода конечных элементов (МКЭ). Целью данного исследования являлось подтверждение валидности модели, построенной для композитных крышек люков, а также сопоставление результатов с экспериментальными данными по деформациям. Полученные результаты имеют важное практическое значение для дальнейшего развития и оптимизации конструкции композитных крышек люков, а также для повышения их надежности и долговечности.

This scientific article is devoted to the study and modeling of composite manhole covers made of polyester fiberglass, which are an alternative to traditional metal covers. These substitutes were introduced due to the problems associated with corrosion and theft of steel and cast iron manhole covers, as well as their insufficient resistance to chemicals. Manhole covers made from fiber reinforced plastic have a number of advantages over traditional metal covers. They provide a high strength-to-weight ratio, making them easy and comfortable to install. This material also has a high resistance to corrosion, which greatly extends its service life. Despite the advantages of composite manhole covers, studies related to their mechanical testing and simulations remain insufficient. This article presents the results of a study in which a manhole cover was made from two layers of polyester sheet press material using an additional stiffener. Then, bending tests were carried out, and the results were analyzed using finite element method (FEM) simulation. The purpose of this study was to confirm the validity of the model built for composite manhole covers, as well as to compare the results with experimental data on deformations. The results obtained are of great practical importance for the further development and optimization of the design of composite manhole covers, as well as for improving their reliability and durability.

крышки люковполиэфирный-листовой пресс-материалармирование стекловолокномсэндвич-композитметод конечных элементовmanhole coversglass-fiber reinforced polyester sheet press materialsandwich compositeб finite element methodReferencesRafiee R. Simulation of the long-term hydrostatic tests on Glass Fiber Reinforced Plastic pipes / R. Rafiee, B. Mazhari // Composite Structures. – 2016. – № 136. – С. 56–63.Rafiee R. and Mazhari B. (2016) Composite Structures, 136, pp. 56–63. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.09.058Environmental life cycle analysis of pipe materials for sewer systems / E. Vahidi, E. Jin, M. Das [и др.] // Sustainable Cities and Society. – 2016. – № 27. – С. 167–174.Vahidi E., Jin E., Das M., Singh M. and Zhao F. (2016) Sustainable Cities and Society, 27, pp. 167–174. https:// doi.org/10.1016/j.scs.2016.06.028Experimental study on the thermostable property of aramid fiber reinforced PE-RT pipes / G. Qi, Y. Wu, D. Qi [и др.] // Natural Gas Industry B. – 2015. – Т. 5. – № 2. – С. 461–466.Qi G., Wu Y., Qi D., Wei B., Li H., Ding N. and Cai X. (2015) Natural Gas Industry B, 2(5), pp. 461–466. https:// doi.org/10.1016/j.ngib.2015.09.023El Haggar, S. Reinforcement of thermoplastic rejects in the production of manhole covers / S. El Haggar, L. El Hatow // Journal of Cleaner Production. – 2009. – Т. 4. – № 17. – С. 440–446.El Haggar S. and El Hatow L. (2009). Journal of Cleaner Production, 17(4), pp. 440–446. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2008.07.007Weight reduction and strengthening of marine hatch covers by using composite materials / B.E. Tawfik, H. Leheta, A. Elhewy, T. Elsayed // International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering. – 2017. – Т. 2. – № 9. – С. 185–198.Tawfik B. E., Leheta H., Elhewy A. and Elsayed. T. (2017) International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 9(2), pp. 185–198. https://doi.org/10.1016/j.ijnaoe.2016.09.005Cerbu C. Moisture effects on the mechanical behavior of fir wood flour/glass reinforced epoxy composite / C. Cerbu, C. Cosereanu // BioResources. – 2016. – Т. 4. – № 11. – С. 1. ISSN 8364-8385Cerbu C. and Cosereanu C. (2016) BioResources, 11(4). https://doi.org/10.15376/biores.11.4.8364-8385Mezghani, K. Long term environmental effects on physical properties of vinylester composite pipes / K. Mezghani // Polymer Testing. – 2012. – Т. 1. – № 31. – С. 76–82.Mezghani K. (2012) Polymer Testing 31(1), pp. 76–82. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2011.10.001Effect of Moisture on GFRP Composite Materials / N. Sateesh, P.S. Rao, D.V. Ravishanker, K. Satyanarayana // Materials Today: Proceedings. – 2015. – Т. 4-5. – № 2. – С. 2902–2908.Sateesh N., Rao P.S., Ravishanker D.V. and Satyanarayana K. (2015) Materials Today: Proceedings, 2(4–5), pp. 2902–2908. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2015.07.252Bondyra A. Design of composite tank covers / A. Bondyra, M. Klasztorny, A. Muc // Composite Structures. – 2015. – № 134. – С. 72–81.Bondyra A., Klasztorny M. and Muc A. (2015) Composite Structures, 134, pp. 72–81. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.07.008BS EN 124:1994 Gully Tops and Manhole Tops for Vehicular and Pedestrian Areas. Design Requirements, Type Testing, Marking, Quality Control : дата введения 01-01-1994. – London : BSI Standards, 1994. – 40 с.Gully Tops and Manhole Tops for Vehicular and Pedestrian Areas: Design Requirements, Type Testing, Marking, Quality Control. Pretoria: SABS Standards Division (London, UK, 1994).An auto lifting device to lift manhole cover with ergonomics consideration / W.N.A.W. Draman, D.L Majid, M.I. Ishak [и др.] // AIP Conference Proceedings. – 2017. – № 020067. – С. 1.Draman W.N.A.W., Majid D.L., Ishak M.I., Rosli M.U., Lailina N.M. and Ismail, R.I., AIP Conference Proceedings, 020067, (2017). https://doi.org/10.1063/1.5002261Калашникова М.С. Сравнительный анализ изображений на наземных люках зарубежных стран / М.С. Калашникова, В.П. Калашников // Вестник ПНИПУ. Машиностроение. – 2010. – Т. 25. – № 1. – С. 86–92. ISSN 2224-9877.Kalashnikova M.S. and Kalashnikov B.P. (2010) Vestnik Permskogo nacional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Mashinostroenie, materialovedenie, 12(2), pp. 86–92Humphreys J. The manufacturing technology of continuous glass fibres: K. L. Loewenstein Elsevier Scientific Publishing Company 300 pp £10.60 / J. Humphreys // Composites. – 1974. – Т. 6. – № 5. – С. 267.Humphreys J. (1974) Composites, 5(6), 267. https://doi.org/10.1016/0010-4361(74)90368-1Effect of fiber prestressing on mechanical properties of glass fiber epoxy composites manufactured by vacuumassisted resin transfer molding / M. Mohamed, M.M. Selim, H. Ning, S. Pillay // Journal of Reinforced Plastics and Composites. – 2019. – Т. 1-2. – № 39. – С. 21–30.Mohamed M., Selim M. M., Ning H. and Pillay S. (2019) Journal of Reinforced Plastics and Composites, 39 (1–2), pp. 21–30. https://doi.org/10.1177/0731684419868841Gotch T. The failure of reinforced plastics: Edited by F.L. Matthews. Published by Mechanical Engineering Publications Ltd, PO Box 24, Northgate Avenue, Bury St Edmunds IP32 6BW, UK. ISBN 0 85298 709 9/297, softcover, 74 pages. 21.00 (UK), 23.10 (rest of the world) / T. Gotch // Reinforced Plastics. – 1990. – Т. 5. – № 34. – С. 8.Gotch T. (1990) Reinforced Plastics, 34(5). https://doi.org/10.1016/0034-3617(90)90088-vMeyer, R. W Handbook of Polyester Molding Compounds and Molding Technology / R.W. Meyer. – New York : Springer, 2012. – 371 с. ISBN 978-1-4613-1961-0.Meyer R.W. (1987) Handbook of polyester molding compounds and molding technology. (Springer, US)СТ РК 2384-2013. Люк смотровых колодцев и дождеприемник ливнесирчных колодцев из композитных материалов: дата введения 2010-10-17. – Астана : Стандарт Республики Казахстан, 2013. – 20 с.Lyuk smotrovyh kolodcev i dozhdepriemnik livnestochnyh kolodcev iz kompozitnyh materialov. Tekhnicheskie usloviya. Standart Respubliki Kazakhstan, ST RK 2384 (2013).Hatow L. Utilization of thermoplastic rejects with different reinforcing elements in the production of manhole covers : специальность Environmental Engineering : Master Thesis / Hatow. – Cairo, 2013. – 122 с.Hatow L. (2007) Utilization of thermoplastic rejects with different reinforcing elements in the production of manhole covers, Master thesis. AUC Knowledge Fountain.Chawla, K.K. Composite Materials: Science and Engineering / K.K. Chawla. – New York : Springer, 1998. – 475 с. – ISBN 978-1-4757-2966-5.Chawla K.K. (2021) Composite materials: Science and engineering.Optimization of the circular manhole cover made of ductile cast iron using the finite element method/ M. Lovrenić- Jugović, M. Glavaš, Z. Štrkalj [и др.] // Machines. Technologies. Materials. – 2018. – Т. 5. – № 12. – С. 225–233.Lovrenić-Jugović M., Glavaš Z., Štrkalj A., Lj S. and Radišić F. (2018) Machines. Technologies. Materials, 12(5), pp. 225–233.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.