Введение к работе
Актуальность темы: рациональное использование древесины при изготовлении новых видов конструкций и их элементов предусматривает усиление узлов и сопряжений с применением новых материалов и технических решений на основе последних достижений наноиндустрии. Такие решения позволяют создать конструкции с повышенными прочностными и жесткостными характеристиками и способствуют снижению расхода древесины при обеспечении эксплуатационной надежности конструкций.
Предлагаемые деревокомпозитные конструкции с применением модифицированных углеродных нанотрубок (УНТ) эпоксидных матриц и термической обработки конструкций существенно повышает их несущую способность и расширяет область применения. Поэтому проведение исследований в этом направлении является актуальным.
Объект исследования - симметрично армированные деревокомпозитные балки с включением УНТ в клеевую композицию.
Предмет исследования - технология изготовления деревокомпозитных балок с определением границы эффективного термовоздействия для достижения их наибольшей прочности.
Цель исследований - совершенствование технологии изготовления деревокомпозитных конструкций термической обработкой эпоксидной матрицы с включением УНТ. Для достижения поставленной цели определены задачи:
-
Разработать технические и технологические решения симметрично армированных деревокомпозитных конструкций с использованием полимерных клеев с включением в их состав УНТ при температурном воздействии.
-
Провести теоретические исследования работы симметричных деревокомпозитных конструкций с оценкой влияния включения УНТ в состав полимерных клеев на напряженно-деформированное состояние элементов из древесины.
-
Выполнить экспериментальные исследования и дать сравнительную оценку прочности и деформативности разработанных симметричных деревокомпозитных балок.
-
Разработать технологию изготовления деревокомпозитных балок с варьированием режимов прогрева полимерного клея содержащего углеродные нанотрубки.
-
Разработать рекомендации по совершенствованию технологии изготовления деревокомпозитных балок в условиях температурного воздействия.
Научная новизна результатов исследований:
-получены новые результаты экспериментально-теоретических исследований, отражающие особенности работы деревокомпозитных конструкций с симметричным армированием на эпоксидной матрице с включением УНТ;
-обоснована и разработана технология изготовления симметрично армированных деревокомпозитных балок с включением в состав клеевой композиции УНТ и с использованием прогрева конструкций при изготовлении;
-экспериментально доказана возможность повышения прочности и жесткости симметричной деревокомпозитной конструкции с применением модифицированного с помощью УНТ клеевого состава;
-установлена степень влияния углеродных нанотрубок в клеевой композиции на НДС конструкции балки.
На защиту выносятся:
-результаты теоретических и экспериментальных исследований симметрично армированных деревокомпозитных балочных конструкций;
-результаты исследований качественной и количественной характеристики прочности и деформативности композитных балок с применением УТН в составе клея;
-уточненная методика инженерного расчета для симметричных деревокомпозитных балочных конструкций;
-рекомендации по совершенствованию технологии изготовления деревокомпозитных балок с УНТ.
Практическая значимость работы
Результаты исследования расширяют область применения деревокомпозитных конструкций, повышают эффективность применения древесины в композитных конструкциях и их эксплуатационную надежность.
Достоверность полученных результатов обеспечивается корректностью поставленных задач, использованием принятых в строительной механике гипотез и допущений; современными средствами исследования с применением сертифицированной инструментальной базы; методикой проведения численных экспериментов с использованием вычислительных программ; приемлемой сходимостью результатов экспериментальных и теоретических исследований.
Реализация результатов работы
Результаты исследований использованы при разработке совместно с ГУ «Промстройпроект» альбома рабочих чертежей «Композитные балки междуэтажных перекрытий пролетом 6 м», в ТУ на изготовление балок, в учебном процессе, внедрены при проектировании междуэтажных перекрытий деревянных жилых домов (г. Владимир). Получен Грант администрации Владимирской области по теме: Применение наноматериалов для ресурсосбережения древесины в композитных конструкциях.
Апробация работы: Основные положения работы и результаты исследований доложены на: международной научно-технической конференции «Строительная наука 2010» (г. Владимир, 2010 г.); Международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и прикладных исследований» (г. Одесса, 2010 г); Международном симпозиуме «Современные строительные конструкции из металла и древесины» (г. Одесса, 2012 г); VII Международной научно-практическая конференции «Дни науки-2012». (Чехия, г. Прага, 2012 г.); VIII Международной научно-практической конференции «Научный потенциал мира-2012» (Болгария, г. София, 2012 г.); научно-техническом семинаре лесотехнического института С(А)ФУ (г. Архангельск, 2012 г.), международной научной конференции «Развитие Северо-Арктического региона: проблемы и решения» (г. Архангельск, С(А)ФУ, 2013 г.).
Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 15 печатных работ, в т.ч. две в изданиях по перечню ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, библиографического списка включающего 143 наименований. Изложена на 173 страницах и содержит 81 рисунок, 12 таблиц.
