Badania wybranych własności blachy perforowanej jako materiału konstrukcyjnego

Abstract

Mnogość zastosowań blach perforowanych wynika z zestawienia ich własności mechanicznych i użytkowych. Specyfika tej grupy materiałów inżynierskich jest determinowana rodzajem surowca macierzystego i parametrami perforacji. W części teoretycznej pracy omówiono asortyment blach perforowanych, dotyczący m.in. metod i parametrów perforacji, a także surowców stosowanych do ich produkcji. Dokonano przeglądu zastosowań rozpatrywanych materiałów. Analizę stanu zagadnienia związaną z własnościami blach perforowanych przeprowadzono, uwzględniając przede wszystkim aspekt ich zastosowań jako materiału konstrukcyjnego. Część badawcza, poprzedzona tezą i sformułowaniem celów pracy, zawiera wyniki doświadczalne i symulacji numerycznej, związane z odpowiedzią sprężystą i wytrzymałością mechaniczną blachy z regularnym układem otworów cylindrycznych w różnych schematach obciążenia. Materiał referencyjny stanowiła blacha pełna tego samego gatunku i grubości: stalowa DC01 i ze stopu aluminium EN AW-5754. Rozważano perforacje prostą i heksagonalną - dla jednakowej średnicy otworu (2 mm) i skoku (4 mm). Badania wykazały istotny wpływ geometrycznych cech siatki otworów na sztywność i wytrzymałość perforowanego materiału. Aspekt poznawczy pracy uzupełniono badaniami o charakterze aplikacyjnym, związanymi z zastosowaniem blachy perforowanej w innowacyjnych rozwiązaniach tzw. zespołu powierzchniowego, stosowanego jako panele elewacyjne.

The variety of applications of perforated metal sheets results from the combination of their mechanical and functional properties. The specificity of this group of engineering materials is determined by the type of matrix material and the perforation parameters. In the theoretical part of the paper, the assortment of perforated metal sheets was discussed, including methods and parameters of perforation, as well as raw materials used for their production. A review of applications of the considered materials was conducted. The analysis of the state of the art related to the properties of perforated metal sheets was carried out, primarily considering their use as a construction material. The research part, preceded by the thesis and the formulation of the objectives, contains experimental and numerical simulation results related to the elastic response and mechanical strength of the metal sheet with a regular arrangement of cylindrical holes in various loading schemes. The reference material was the solid sheet of the same grade and thickness: DC01 steel and EN AW-5754 aluminium alloy. Straight and hexagonal perforations were considered - for the same hole diameter (2 mm) and pitch (4 mm). The studies showed a significant influence of the geometrical features of the hole grid on the stiffness and strength of the perforated material. The cognitive aspect of the work was supplemented with application-oriented research related to the use of perforated metal sheet in innovative solutions of the so- called surface assembly, used as facade panels.