АНАЛИЗ ОПТИМИЗИРОВАННЫХ ЛЮКОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ ПОЛИЭФИРНОГО СТЕКЛОПЛАСТИКА (SMC), ЧЕРЕЗ ИСПЫТАНИЯ НА ИЗГИБ И СИМУЛЯЦИИ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

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.

1. Rafiee 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.

2. Environmental 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.

3. Experimental 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.

4. El 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.

5. Weight 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.

6. Cerbu 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 8364-8385

7. Mezghani, K. Long term environmental effects on physical properties of vinylester composite pipes / K. Mezghani // Polymer Testing. – 2012. – Т. 1. – № 31. – С. 76–82.

8. Effect 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.

9. Bondyra A. Design of composite tank covers / A. Bondyra, M. Klasztorny, A. Muc // Composite Structures. – 2015. – № 134. – С. 72–81.

10. BS 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.

11. 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.

12. Калашникова 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.

13. Humphreys 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.

14. Effect 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.

15. Gotch 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.

16. Meyer, 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.

17. 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.

18. 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.

19. Chawla, K.K. Composite Materials: Science and Engineering / K.K. Chawla. – New York : Springer, 1998. – 475 с. – ISBN 978-1-4757-2966-5.

20. 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.