شماره ركورد
34931
پديد آورنده
محدثه طهماسبي آذر
عنوان
تاثير الياف و فرآيند ساخت بر شكل پذيري ميلگرد FRP
مقطع تحصيلي
ارشد
رشته تحصيلي
عمران-زلزله
سال تحصيل
1400
تاريخ دفاع
1404/11/14
استاد راهنما
دكتر محسنعلي شايانفر
استاد مشاور
دكتر سولماز افضلي
دانشكده
عمران
چكيده
با گسترش استفاده از مصالح نوين در مهندسي عمران، ميلگردهاي FRP به دليل وزن كم، مقاومت بالا در برابر خوردگي و عملكرد مناسب لرزهاي، به عنوان جايگزيني براي ميلگردهاي فولادي مورد توجه قرار گرفتهاند. با اين حال، رفتار شكننده و شكلپذيري پايين اين ميلگردها، محدوديتي مهم در كاربرد گسترده آنها ايجاد ميكند. در اين ميان، هيبريديزاسيون الياف از طريق تركيب الياف كربن، شيشه، بازالت و آراميد، روشي مؤثر براي بهبود رفتار مكانيكي، افزايش شكلپذيري و ارتقاي دوام مصالح كامپوزيتي محسوب ميشود. در اين پژوهش، اثر نوع و نسبت الياف و همچنين فرآيند ساخت بر رفتار مكانيكي ميلگردهاي هيبريدي FRP بررسي شد. نمونهها با استفاده از رزين اپوكسي و روش Hand Lay-Up ساخته شدند و تعيين درصد اختلاط الياف با بهرهگيري از تحليل تجربي، مدلسازي يادگيري ماشين، الگوريتم بهينهيابي MOGWO و نمونهگيري تصادفي انجام گرفت. ميلگردها مطابق استانداردهاي ASTM D7205 و ASTM D695 تحت آزمونهاي كشش و فشار قرار گرفتند و پارامترهايي نظير مدول الاستيسيته، تنش بيشينه، كرنش نهايي و انرژي جذبشده استخراج شد. نتايج نشان داد كه در آزمون كشش، گسيختگي ميلگردهاي هيبريدي به صورت تدريجي و مرحلهاي رخ ميدهد؛ بهگونهاي كه ابتدا الياف كمكرنش مانند كربن و سپس الياف با كرنش بالاتر دچار شكست ميشوند. در مقابل، شكست فشاري رفتاري سريع و ترد داشت و با خردشدگي رزين، كمانش الياف و جدايش پوسته همراه بود. همچنين افزايش سهم الياف كربن موجب افزايش مدول الاستيسيته و مقاومت كششي شد، در حالي كه حضور بيشتر الياف بازالت و آراميد، كرنش نهايي و جذب انرژي را افزايش داد. تركيب C80G20 بيشترين مقاومت و انرژي جذبشده را نشان داد و تركيبهاي A30B30C30G10 و A10B55C25G10 بهترين تعادل ميان مقاومت، شكلپذيري و كرنش نهايي را فراهم كردند. در آزمون فشار، كيفيت پيوند الياف و رزين و يكنواختي توزيع رزين نقش مهمي در مقاومت و نوع شكست داشت. نمونههاي حاوي آراميد–بازالت–كربن بيشترين مقاومت فشاري و پايداري پس از اوج را نشان دادند، در حالي كه نمونههاي داراي درصد بالاي الياف شيشه رفتار تردتري داشتند. همچنين مدل عددي توسعهيافته در محيط OpenSees توانست بخش الاستيك و روند كلي منحنيهاي تنش–كرنش را با دقت مناسبي شبيهسازي كند. در مجموع، نتايج اين تحقيق نشان ميدهد كه انتخاب بهينه نوع و نسبت الياف همراه با بهبود فرآيند ساخت، ميتواند به توليد ميلگردهاي FRP با تعادل مناسب ميان مقاومت، سختي، جذب انرژي و شكلپذيري منجر شود و زمينه استفاده گستردهتر آنها را در سازههاي بتنآرمه فراهم سازد.
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/18
عنوان به انگليسي
The Effect of Fibers and Manufacturing Process on the Ductility of FRP Rebars
تاريخ بهره برداري
2/21/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محدثه طهماسبي
چكيده به لاتين
With the increasing use of advanced materials in civil engineering, Fiber Reinforced Polymer (FRP) rebars have attracted significant attention as an alternative to conventional steel reinforcement due to their low weight, high corrosion resistance, and favorable seismic performance. However, the brittle behavior and limited ductility of these rebars remain major challenges restricting their widespread application. In this regard, fiber hybridization through the combination of carbon, glass, basalt, and aramid fibers has emerged as an effective approach for improving mechanical performance, enhancing ductility, and increasing the durability of composite materials. In this study, the effects of fiber type, fiber proportion, and manufacturing process on the mechanical behavior of hybrid FRP rebars were investigated. The specimens were fabricated using epoxy resin and the Hand Lay-Up technique. The fiber mixing ratios were determined through a combination of experimental analysis, machine learning modeling, the Multi-Objective Grey Wolf Optimizer (MOGWO) algorithm, and random sampling. The rebars were tested under tensile and compressive loading in accordance with ASTM D7205 and ASTM D695 standards, respectively. Mechanical parameters including elastic modulus, ultimate stress, ultimate strain, and absorbed energy were evaluated. The results indicated that under tensile loading, the failure of hybrid rebars occurred progressively and in multiple stages. Fibers with lower ultimate strain, such as carbon fibers, failed first, followed by fibers with higher strain capacities. In contrast, compressive failure exhibited a rapid and brittle response characterized by resin crushing, fiber buckling, and surface delamination. Furthermore, increasing the carbon fiber content enhanced both the elastic modulus and tensile strength, whereas higher proportions of basalt and aramid fibers increased the ultimate strain and energy absorption capacity. The C80G20 hybrid configuration exhibited the highest strength and absorbed energy, while the A30B30C30G10 and A10B55C25G10 configurations provided the most favorable balance among strength, ductility, and ultimate strain. In compression tests, the quality of the fiber–matrix bond and the uniformity of resin distribution played a significant role in determining both compressive strength and failure mode. Specimens containing aramid–basalt–carbon fiber combinations demonstrated the highest compressive strength and post-peak stability, whereas specimens with high glass fiber content exhibited more brittle behavior. In addition, the numerical model developed in the OpenSees environment was able to accurately simulate the elastic region and the overall trend of the stress–strain curves. Overall, the findings of this study demonstrate that the optimal selection of fiber type and proportion, together with improvements in the manufacturing process, can lead to the production of FRP rebars with a desirable balance of strength, stiffness, energy absorption, and ductility, thereby facilitating their broader application in reinforced concrete structures.
كليدواژه هاي فارسي
ميلگرد FRP , هيبريديزاسيون , شكلپذيري , يادگيري ماشين , الگوريتم گرگ خاكستري چند هدفه
كليدواژه هاي لاتين
FRP rebars , hybridization , ductility , Machine Learning , Grey Wolf Optimizer (MOGWO)
Author
Mohadese Tahmasebi Azar
SuperVisor
Mohsenali Shayanfar