This work intends to numerically investigate the impacts of bonding carbon fibre reinforced polymer (CFRP) laminates to either the web or the flange of 6061-T6 aluminium alloy I-beam on the lateral torsional buckling (LTB) characteristic. The effect of laminate thickness, fibre orientation angle, laminate length, and laminate location was examined. In all hybrid I-beams, web and flange thicknesses were kept equal to those of aluminium (Reference) I-beam. Finite element (FE) models of aluminium and aluminium/CFRP hybrid I-beams were developed using Abaqus/Standard. Model verification was carried out by comparison of the numerical findings with experimental results available in the existing literature. A strong concordance was observed between the experimental and numerical findings, with a relative error of 3.3% at the critical LTB bending moment (Mcr). Attaching a 3 mm-thick CFRP laminate, aligned at 0° fibre orientation, to the flange of an I-beam increases the Mcr by 47.5% compared to the aluminium I-beam.
Lateral torsional buckling Finite element analysis Hybrid I-beam Aluminium Carbon fibre reinforced polymer
Bu çalışma, karbon elyaf takviyeli polimer (KETP) laminatların 6061-T6 alüminyum alaşımlı I-kirişin gövdesine veya flanşına yapıştırılmasının yanal burulma burkulması (YBB) davranışına etkilerini nümerik olarak incelemeyi amaçlamaktadır. Laminat kalınlığı, fiber açısı, laminat uzunluğu ve laminat konumunun etkisi incelenmiştir. Tüm hibrit I-kirişlerde, gövde ve flanş kalınlıkları alüminyum (Referans) I-kiriş ile aynı tutulmuştur. Alüminyum ve alüminyum/CFRP hibrit kirişlerin sonlu eleman (SE) modelleri Abaqus/Standard kullanılarak oluşturulmuştur. Model doğrulaması, sayısal sonuçların mevcut literatürdeki deneysel sonuçlarla karşılaştırılmasıyla yapılmıştır. Kritik YBB eğilme momentinde (Mkr) %3.3 göreli hata ile sayısal ve deneysel sonuçlar arasında güçlü bir uyum gözlenmiştir. 0° fiber açısına sahip 3 mm kalınlığında KETP laminatın I-kirişin flanşına yapıştırılması, Mkr değerini alüminyum I-kirişe kıyasla %47.5 artırmaktadır.
Yanal burulma burkulması Sonlu elemanlar analizi Hibrit I-kiriş Alüminyum Karbon elyaf takviyeli polimer
Primary Language | English |
---|---|
Subjects | Solid Mechanics, Numerical Modelling and Mechanical Characterisation, Composite and Hybrid Materials |
Journal Section | Articles |
Authors | |
Early Pub Date | August 14, 2025 |
Publication Date | October 14, 2025 |
Submission Date | June 29, 2025 |
Acceptance Date | July 30, 2025 |
Published in Issue | Year 2025 Volume: 14 Issue: 4 |