Interfacial Stress Analysis, of structures Reinforced

with a Bonded (FRP) Composites,

under Thermal Loads and “Shear Lag” effect

 

Analyse des Contraintes Interfaciales,

des Structures Renforcées par Composites (FRP),

sous Chargement Thermiques et sous effet  “Shear Lag”

 

B. Kerboua1*, A. Tounsi2, E. Adda bedia3, M. Kotbi4

1, 2, 3 Laboratoire des Matériaux & Hydrologie, BP 89 Cité Ben M’hidi 22000, 

Université de Sidi Bel Abbés, Faculté de Sciences de l’Ingénieur, Algérie

* Corresponding author. E-mail: kerbouac@yahoo.fr

Received: 21 January 2007; revised version accepted: 19 July 2007

 

Abstract

     The composite fiber reinforced of polymers (FRP) have physical properties, which are exploited recently for the reinforcement of the structures, in mechanical, civil engineering and biomedical field, subjected to degradation or default risks, with an environment requested permanently with mechanical and thermal load variations.  These composites are used, in particular, to prolong the lifespan of these structures, in particular, and protect themes of their environment.  This type of reinforcement by composites fiber, like any new technology, gives rise solicitations; in this case, is the stress concentration in the adhesive zone, with the interface composite structure.  In this paper, an originally model is presented to predict and determine this stress concentration, due to thermal effects, coupled to the model of structural deformation under the shear lag effect, by developing a new theoretical approach, which is the continuation of that done of Denton. This study makes it possible to give a probably simulate and, allow a study of theses interfacial stresses and their tendency, in particular, at the edges of the zone of structure reinforcement.  The resolution was validated, by taking account, as well, of the physical parametric properties of materials and the geometrical adherents form. 

 

Keywords:  Composite materials; Thermal effects; Reinforcement; Interfacial stresses. 

 

Résumé 

     Les matériaux composites en fibres avec renfort polymère (FRP) ont des propriétés physiques, qui sont exploitées récemment pour le renfoncement des structures, dans le domaine de la  mécanique, génie civil et biomédical, soumises à des risques de défaillances ou de dégradation, du à un environnement sollicité en permanence, par des variations de charge mécaniques et thermiques. Ces composites sont, en particulier, utilisés pour prolonger la durée de vie de ces structures et les protéger de leur environnement. Le renforcement par composites, comme toute technologie nouvelle, donne naissance à des sollicitations, c’est la concentration des contraintes dans l’adhésive, à l’interface de la zone de renforcement. Dans cet article de recherche, l’originalité présentée, pour  prédire et déterminer cette concentration de contraintes, c’est l’analyse des effets thermiques couplés avec un modèle de déformation de la structure sous l’effet de cisaillement, en développant une nouvelle approche théorique, qui est la suite de celle faite  par Denton. Ces deux types de sollicitations  permettent de donner une approche probable sur la valeur des contraintes et sur leur tendance, notamment, aux bords de la zone renforcée. La résolution a été validée, en tenant compte, aussi bien,  des paramètres physiques des matériaux composites, ainsi que, des propriétés géométriques des éléments renforcés.

 

Mots clés : Matériaux composites ; Effets thermiques ; Renforcement ; Contraintes d’interface.

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