Szénszálas műanyaggal megerősített fagerendák végeselemes vizsgálata

Erre a témakiírásra nem lehet jelentkezni.
Nyilvántartási szám: 
18/11
Témavezető neve: 
Témavezető e-mail címe:
lengyel.andras@epito.bme.hu
A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:
A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése: 
A szálerősítésű műanyagok (FRP) olyan kompozit anyagok, amelyek nagy-szilárdságú szintetikus szálakból és ágyazó anyagból (mátrix) állnak. Széles körben alkalmazzák őket különféle műszaki alkalmazásokban, vagy önálló szerkezeti elemeket alkotva, mint például autó- vagy repülőgépalkatrészek, vagy hagyományos építőanyagok, pl. beton vagy acél kiegészítő összetevőjeként. Az elmúlt néhány évtizedben szerkezeti fa és szálerősítésű műanyagok kombinációja területén is indultak kutatások és gyakorlati műszaki alkalmazások, többek között fagerendák és keretek megerősítése ilyen anyagokkal a mechanikai viselkedés javítása céljából. Az FRP elemek lehetnek lemezek, lamellák, beágyazott rudak, profilelemek, stb. Az ilyen öszvérszerkezetek viselkedésének megértése elméleti kutatásokat és gyakorlati alkalmazási tapasztalatokat is igényel.
A kutatások fő vonalába tartoznak a régi fagerendák utólagos megerősítése vagy új megerősített szerkezeti elemek tervezése, analitikus számítások és numerikus szimulációk a teherbírásra, merevségre és egyéb jellemzőkre vonatkozóan, illetve egyéb különleges viselkedések vizsgálata, mint például kiszakadás vagy delamináció. Kihívást jelent a fa inhomogén, nemlineáris és erősen anizotrop természete, valamint a szálerősítésű műanyagok nyilvánvaló inhomogenitása is. További problémák adódnak a fa és a megerősítés kapcsolatából és a fának a tulajdonságából, hogy a mechanikai tulajdonságai nagy változatosságot mutatnak faj, kor, méret és mintavétel tekintetében.
A szakirodalmi eredmények sokféle fafajra vonatkoznak, mivel a kutatások többsége az adott régióban honos vagy a helyi gazdaságban jelentőséggel bíró fajokra összpontosít, és emiatt nagy változatosságot mutatnak. Ez a kutatás a lucfenyőt érinti, amely Európa nagy területein honos és az építőiparban széles körben elérhető, és szénszálas műanyag lamellákkal megerősített fagerendák hajlításának elemzésével foglalkozik. Mérési eredmények korábbi kísérletekből elérhetőek. A kutatásnak célja a lehető legegyszerűbb, de hatékony analitikus modell kidolgozása, amely a megerősítés mechanikai viselkedését leírja e fafaj egyedi tulajdonságainak figyelembevételével, részletes végeselemes modell kidolgozása numerikus szimulációk céljából tekintettel a fa nemlineáris, inhomogén és anizotrop természetére, és a modellek validálása a kísérleti eredmények alapján. A feladathoz szükséges végeselemes programok, pl. ANSYS, és numerikus programok, pl. MATLAB használata. A kutatás várható eredménye a szénszálas műanyagokkal megerősített lucfenyő gerendák viselkedésének modellezése és mélyebb megértése, amely hatékonyabb tervezési eljárásokhoz vezethet.
A téma meghatározó irodalma: 
1. J. Fiorelli, A. Alves Dias, Glulam beams reinforced with FRP externally-bonded: theoretical and experimental evaluation, Materials and Structures (2011) 44:1431–1440.
2. A. D’Ambrisi, F. Focacci, R. Luciano, Experimental investigation on flexural behavior of timber beams repaired with CFRP plates, Composite Structures 108 (2014) 720–728.
3. K.-U. Schober, A. M. Harte, R. Kliger, R. Jockwer, Q. Xu, J.-F. Chen, FRP reinforcement of timber structures, Construction and Building Materials 97 (2015) 106–118.
4. M. Khelifa, S. Auchet, P.-J. Méausoone, A. Celzard, Finite element analysis of flexural strengthening of timber beams with Carbon Fibre-Reinforced Polymers, Engineering Structures 101 (2015) 364–375.
5. P. de la Rosa García, A. C. Escamilla, M. N. G. García, Analysis of the flexural stiffness of timber beams reinforced with carbon and basalt composite materials, Composites Part B 86 (2016) 152–159.
6. F.J. Rescalvo, I. Valverde-Palacios, E. Suarez, A. Gallego, Experimental and analytical analysis for bending load capacity of old timber beams with defects when reinforced with carbon fiber strips, Composite Structures 186 (2018) 29–38.
7. A. Vahedian, R. Shrestha, K. Crews, Analysis of externally bonded Carbon Fibre Reinforced Polymers sheet to timber interface, Composite Structures 191 (2018) 239–250.
A téma hazai és nemzetközi folyóiratai: 
1. Composite Structures (Scopus, Sci)
2. Construction and Building Materials (Scopus, Sci)
3. Engineering Structures (Scopus, Sci)
4. Composites Part B (Scopus, Sci)
5. International Journal of Solids and Structures (Scopus, Sci)
6. Periodica Polytechnica – Civil Engineering (Scopus, WoS)
7. Mechanics Based Design of Structures and Machines (SCIE)
8. International Journal of Adhesion and Adhesives (Scopus, Sci)
A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja: 
1. Lengyel A, Gáspár Z, Tarnai T, The Roundest Polyhedra with Symmetry Constraints, Symmetry 9:(3) Paper 41. 15 p. (2017)
2. Krisztián Andor, András Lengyel, Rudolf Polgár, Tamás Fodor, Zsolt Karácsonyi, Experimental and statistical analysis of spruce timber beams reinforced with CFRP fabric, Construction and Building Materials 99: pp. 200-207. (2015)
3. Pintér Erika, Lengyel András, Lógó János, Structural Topology Optimization with Stress Constraint Considering Loading Uncertainties, Periodica Polytechnica-Civil Engineering 59:(4) pp. 559-565. (2015)
4. Krisztian Andor, Andras Lengyel, CFRP reinforced timber, 3rd International Conference on Competitive Materials and Technology Processes Miskolc-Lillafüred, Hungary October 6-11, 2014 , The 1st International Symposium on Innovative Construction Materials , Oral Presentations (2014)
5. Tarnai T, Lengyel A, A remarkable structure of Leonardo and a higher-order infinitesimal mechanism, Journal of Mechanics of Materials and Structures 6:(1-4) pp. 591-604. (2011)
A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye: 
1. K. Andor, A. Lengyel, R. Polgár, T. Fodor, Z. Karácsonyi. Experimental and statistical analysis of spruce timber beams reinforced with CFRP fabric. Construction and Building Materials 99 (2015) 200–207.
2. Pintér Erika, Lengyel András, Lógó János. Structural Topology Optimization with Stress Constraint Considering Loading Uncertainties. Periodica Polytechnica-Civil Engineering 59:(4) pp. 559-565. (2015)
3. Lengyel A, You Z. Bifurcations of SDOF mechanisms using catastrophe theory. International Journal of Solids and Structures 41:(2) pp. 559-568. (2004)
4. Lengyel A, You Z. Analogy between bifurcations in stability of structures and kinematics of mechanisms. Mechanics Based Design of Structures and Machines 31:(4) pp. 491-507. (2003)
5. Lengyel A, Gaspar Z. Classification of Compatibility Paths of SDOF Mechanisms. International Journal of Solids and Structures 42:(1) pp. 21-36. (2005)
Hallgató: 

A témavezető eddigi doktoranduszai

Saad Khaled (2018//)
Státusz: 
elfogadott