< Terug naar vorige pagina
Project
Cementcomposieten onder impactbelasting. (IWT442)
In onze huidige samenleving worden de veiligheidseisen en normen rond accidentele belastingen zoals impactbelastingen steeds strenger. De belangstelling voor dit onderwerp vanuit wetenschappelijk oogpunt volgt dan ook een steigende trend. Men probeert voortdurend naar betere oplossingen voor veiligere constructies en voertuigen te zoeken. Dit wordt zowel op structureel niveau als op niveau van het materiaal betracht. In de automobielsector en de lucht- en ruimtevaartsector is materiaalonderzoek essentieel om concurentieel te blijven. In de bouw daarentegen werd er tot nog toe weinig geïnvesteerd in oplossingen op niveau van de materialen. Er is hiervoor wel een stijgende trend te vinden in de ontwikkeling van hoogwaardigere materialen.
Een materiaal dat op gebied van impactweerstand veel potentieel toont is Textiel Verstevigd Beton (eng.: Textile Reinforced Concrete, TRC). TRCs zijn echter nog volop in hun ontwikkelingsfase en zijn ontstaan uit het meer gekende Vezel Verstevigd Beton (eng.: Fibre Reinforced Concrete, FRC). Bij TRCs wordt er echter een veel hoger vezelvolumegehalte (tot 20 vol%) bereikt. Dit heeft als rechtstreeks gevolg dat de mechanische eigenschappen (sterkte, stijfheid en vooral taaiheid) van dit materiaal sterk verbeteren t.o.v. FRCs. Het materiaal is namelijk in staat om veel energie absorberen bij impactbelastingen. Over het statisch gedrag van TRCs is reeds de nodige kennis vergaard. Er is echter nog weinig kennis over het gedrag van TRCs onder impactbelastingen, hoewel het potentieel hiervan reeds werd aangetoond (mede door de aanvrager van dit onderzoek). Het doel van dit onderzoek bestaat er bijgevolg uit de nodige inzichten en kennis over het gedrag van TRCs onder impactbelastingen te vergaren. De methodiek die zal worden gevolgd, bestaat uit drie grote fasen. Ten eerste zal er via literatuur kennis worden vergaard over de materialen en de testmethodes die aangewend zullen worden in de twee volgende fasen. In deze eerste fase zal ook aandacht besteed worden aan statische testmethodes aangezien deze zullen worden gebruikt in verdere studies in dit onderzoek. Een eerste experimentele studie zal bestaan uit een vergelijking van de mechanische eigenschappen van met verschillende vezelsoorten verstevigde cementen via statische proeven. Een tweede studie zal nagaan wat de invloed is van de snelheid van het belasten op de materiaalkarakteristieken in statische testen. Dit om te achterhalen of er bij hoge reksnelheden andere schadefenomen optreden. Ook is het mogelijk om vanuit de statische testen een eerste idee te vormen over het gedrag onder impactbelastingen. In een derde fase zal het impactgedrag bestudeerd worden. Initieel wordt er gekeken naar een geschikte drop weight impact opstelling om de schademechanismen in het materiaal te quantificeren en om een numeriek model te kunnen valideren in een later stadium. Ook zullen er testen worden uitgevoerd a.d.h.v. een Charpy test. Deze moet een rangschikking geven van het energie absorberend vermogen van een TRC met verschillende vezelverstevigingen. Met een beperkt aantal optimale materiaalcombinaties zal, in een laatste fase, een gedetailleerde impactstudie worden verricht. Uiteindelijk zal dit alles leiden tot de ontwikkeling van een numeriek model dat gevalideerd wordt aan de hand van drop weight testen.
Het onderzoek zal voornamelijk aan de vakgroep MeMC van de Vrije Universiteit Brussel worden uitgevoerd aangezien deze reeds een aanzienlijke expertise bezit op gebied van het voorgestelde doctoraatsonderzoek. Ook sluit dit onderzoek aan bij een FWO-project dat gestart is op 01/01/07 (ref G.0114.07). Desalniettemin zijn er ook een aantal goede contacten met de vakgroep Mechanische Constructie en Productie van de RijksUniversiteit Gent die expertise bezitten op gebied van impacttesten.
Een materiaal dat op gebied van impactweerstand veel potentieel toont is Textiel Verstevigd Beton (eng.: Textile Reinforced Concrete, TRC). TRCs zijn echter nog volop in hun ontwikkelingsfase en zijn ontstaan uit het meer gekende Vezel Verstevigd Beton (eng.: Fibre Reinforced Concrete, FRC). Bij TRCs wordt er echter een veel hoger vezelvolumegehalte (tot 20 vol%) bereikt. Dit heeft als rechtstreeks gevolg dat de mechanische eigenschappen (sterkte, stijfheid en vooral taaiheid) van dit materiaal sterk verbeteren t.o.v. FRCs. Het materiaal is namelijk in staat om veel energie absorberen bij impactbelastingen. Over het statisch gedrag van TRCs is reeds de nodige kennis vergaard. Er is echter nog weinig kennis over het gedrag van TRCs onder impactbelastingen, hoewel het potentieel hiervan reeds werd aangetoond (mede door de aanvrager van dit onderzoek). Het doel van dit onderzoek bestaat er bijgevolg uit de nodige inzichten en kennis over het gedrag van TRCs onder impactbelastingen te vergaren. De methodiek die zal worden gevolgd, bestaat uit drie grote fasen. Ten eerste zal er via literatuur kennis worden vergaard over de materialen en de testmethodes die aangewend zullen worden in de twee volgende fasen. In deze eerste fase zal ook aandacht besteed worden aan statische testmethodes aangezien deze zullen worden gebruikt in verdere studies in dit onderzoek. Een eerste experimentele studie zal bestaan uit een vergelijking van de mechanische eigenschappen van met verschillende vezelsoorten verstevigde cementen via statische proeven. Een tweede studie zal nagaan wat de invloed is van de snelheid van het belasten op de materiaalkarakteristieken in statische testen. Dit om te achterhalen of er bij hoge reksnelheden andere schadefenomen optreden. Ook is het mogelijk om vanuit de statische testen een eerste idee te vormen over het gedrag onder impactbelastingen. In een derde fase zal het impactgedrag bestudeerd worden. Initieel wordt er gekeken naar een geschikte drop weight impact opstelling om de schademechanismen in het materiaal te quantificeren en om een numeriek model te kunnen valideren in een later stadium. Ook zullen er testen worden uitgevoerd a.d.h.v. een Charpy test. Deze moet een rangschikking geven van het energie absorberend vermogen van een TRC met verschillende vezelverstevigingen. Met een beperkt aantal optimale materiaalcombinaties zal, in een laatste fase, een gedetailleerde impactstudie worden verricht. Uiteindelijk zal dit alles leiden tot de ontwikkeling van een numeriek model dat gevalideerd wordt aan de hand van drop weight testen.
Het onderzoek zal voornamelijk aan de vakgroep MeMC van de Vrije Universiteit Brussel worden uitgevoerd aangezien deze reeds een aanzienlijke expertise bezit op gebied van het voorgestelde doctoraatsonderzoek. Ook sluit dit onderzoek aan bij een FWO-project dat gestart is op 01/01/07 (ref G.0114.07). Desalniettemin zijn er ook een aantal goede contacten met de vakgroep Mechanische Constructie en Productie van de RijksUniversiteit Gent die expertise bezitten op gebied van impacttesten.
Datum:1 jan 2009 → 31 dec 2012
Trefwoorden:Non Destructive Testing, Material Characterisation, Structural Analysis Using Finite Element, Mixed Numerical/Experimental Methodes
Disciplines:Burgerlijke ingenieurswetenschappen en bouwkunde, Materiaaltechnologie