固体推进剂/衬层粘接界面脱粘失效的数值模拟

基于SEM(scanning electron microscope)得到的细观形貌和颗粒分布建立了复合固体推进剂/衬层细观有限元模型。使用Cohesive单元来模拟复合固体推进剂基体/颗粒界面和复合固体推进剂/衬层界面的脱粘。计算分析了单轴准静态拉伸作用下复合固体推进剂/衬层界面处不同颗粒含量和不同强化/老化程度对脱粘过程的影响。计算结果表明,衬层界面的老化和颗粒数量的增加都会导致衬层界面更容易脱粘失效,失效应变随推进剂/衬层界面处颗粒含量的增加而增大,而峰值应力先减小而后增大。峰值应力和失效应变随衬层老化而减小,但对衬层界面强化不敏感。     

基于数字散斑相关法的荻草胶合界面应变分布分析

荻草(Miscanthus sacchariflorus)作为一种天然的生物质材料在复合材料的应用方面具有很大潜力。笔者采用数字散斑相关技术(DSCM),提取三聚氰胺改性脲醛树脂胶黏剂(MUF)、酚醛树脂胶黏剂(PF)、脲醛树脂胶黏剂(UF)与荻草形成的3种胶合界面在拉伸剪切过程中的位移场信息,分析不同变形阶段试件的应变分布,以揭示荻草胶合界面的破坏机制。结果表明:加载过程中荻草与胶黏剂的界面两端产生应变集中,应变沿拉伸方向向界面中心扩展,并在界面两端首先出现破坏现象;PF-荻草胶合界面应变集中现象最明显,而MUF-荻草胶合界面剪切应变分布均匀,具有最优的胶合强度。     

工艺参数对大豆基胶黏剂刨花板密度梯度的影响

按不同密度及热压工艺参数制备大豆基胶黏剂刨花板,在静曲强度、内结合强度、2h吸水厚度膨胀率等主要技术指标满足刨花板国家标准的前提下,检测断面密度梯度,研究影响大豆基胶黏剂刨花板密度梯度的主要因素.试验结果表明:刨花板密度梯度呈U型变化,表层密度大于芯层密度,表、芯层密度差较大;采用厚度规控制厚度的生产方式,在生产相同密度大豆基木质刨花板时,热压压力对刨花板密度梯度的影响最大.随着热压压力的增加,密度梯度呈增大趋势;其次是刨花密度;热压温度和热压时间对刨花板密度梯度的影响较小.     

单搭接接头胶层中的温度应变研究

通过应变仪测定了由钢制单搭接胶接接头上的胶层于室温下固化时产生的收缩应变和固化结束后因环境温度波动所引起的纵横向应变．结果表明，在试验条件下，最初12h时间内测得搭接部胶层内的纵横向应变为收缩应变，随后在大约3℃的环境温差作用下呈以24h为周期的变化，纵向应变高于横向应变．对结构钢一胶层界面上的内应力形成过程作了初步分析，指出胶层中存在的交变应力可能是导致老化和金属一胶层界面结合的早期破坏的主要原因之一．     

背面裂隙对杨木胶合界面力学性能的影响

采用微观数字散斑干涉技术和宏观剪切强度试验相结合,分析并讨论了杨木单板背面裂隙的存在对其胶合界面微观力学性能和宏观剪切强度的影响;采用淀粉糊、淀粉糊/木粉、豆胶3种封闭剂处理杨木胶合界面上的背面裂隙,探讨改性试样微观应变分布和宏观力学性能之间的关联。结果表明:存在背面裂隙的杨木单板胶合界面上的应变数值较大,达到1.5×10-3~4.0×10-3,复合材料整体的强度显著减小;不同封闭剂处理背面裂隙的试件,其胶合界面的应变显著大于未处理的试件;封闭剂处理后,杨木单板层积材干强度未能全部提高,湿强度却出现不同程度的下降。     

背面裂隙对杨木胶合界面力学性能的影响

采用微观数字散斑干涉技术和宏观剪切强度试验相结合,分析并讨论了杨木单板背面裂隙的存在对其胶合界面微观力学性能和宏观剪切强度的影响;采用淀粉糊、淀粉糊/木粉、豆胶3种封闭剂处理杨木胶合界面上的背面裂隙,探讨改性试样微观应变分布和宏观力学性能之间的关联。结果表明:存在背面裂隙的杨木单板胶合界面上的应变数值较大,达到1.5×10-3~4.0×10-3,复合材料整体的强度显著减小;不同封闭剂处理背面裂隙的试件,其胶合界面的应变显著大于未处理的试件;封闭剂处理后,杨木单板层积材干强度未能全部提高,湿强度却出现不同程度的下降。     

FRP增强胶合木梁的粘结剪应力分析

基于线弹性理论推导出了几种常见荷载作用下构件的界面粘结剪应力的计算公式，并与有限元方法进行了对比，结果表明两种方法计算结果吻合较好．研究发现最大粘结剪应力的主要影响因素有：FLIP与胶合木间的弹性模量比值、FRP的配筋率、受拉面层单板的相对高度以及粘结界面的胶层厚度等，因此在设计此类结构构件时应适当选取这些参数．计算理论具有较好的精度，可用于FRP增强胶合木梁的设计计算与粘结剪应力分析。     

胶合板胶层温度变化规律的研究

<正>本文主要研究胶合板板坯中胶层温度测量方法及温升规律与胶合板胶合强度之间的关系。试验结果表明:胶层的温度变化可分为快速升温、缓速升温和降温三个阶段;当胶层升温到100℃后,必须再保持一段时间,才能使胶层具有一定的强度和耐水性,但过长反而使胶层质量变差,为了使胶合板本身质量变异性减少,板坯越厚应采用偏低的热压板温度。     

热障涂层热不匹配残余应力的分析研究

广泛应用于高温部件的热障涂层,在热载荷作用下各层间所集聚的残余应力是导致其层裂和失效的重要原因。针对热障涂层由于热不匹配产生的残余应力,建立了相应的平面应变模型,研究了温度与涂层厚度对界面残余应力和陶瓷层内最大残余应力分布的影响。结果表明,陶瓷层内的残余应力主要表现为横向压缩应力,且最大值位于距陶瓷层表面1/3厚度处;界面残余应力相对较小,但在自由边界处有应力集中现象;随着温度的升高应力值在增大,陶瓷层厚度增加会改变结构厚度方向上的应力分布,且厚度增加使陶瓷层内残余应力值和界面残余应力值减小。     

豆胶胶合板的高频热压机理及胶合特性

采用高频介质加热技术,研究了不同含水率条件下的多层豆胶胶合板板坯温度场分布和水分迁移情况,以及单板涂胶量对豆胶胶合板胶合性能的影响。结果表明:在高频热压(频率为6.78 MHz,压力为1.0 MPa)过程中,板坯内部温度场分布均匀; 干燥效率呈现出从表层向芯层逐渐增加,即由里到外的干燥模式; 当单板双面涂胶量为400 g/m²时,胶层平均湿态剪切强度为0.83 MPa,高频热压时间仅为12 min。     

湿热耦合环境下碳纤维布加固混凝土界面耐久性能

为研究碳纤维补强聚合物加固混凝土结构在湿热环境下的耐久性能,通过对不同湿热耦合作用下36个CFRP-混凝土试件进行试验研究,分别进行5 d、10 d、15 d的加速湿热老化,并对其进行双剪试验,分析了不同温度、湿度的耦合作用下CFRP-混凝土界面的破坏形态、极限承载力、应变分布及相对位移等力学参数,进而分析湿热耦合环境对界面力学性能及黏结耐久性能的影响。结果表明:湿热老化作用后,CFRP-混凝土界面的界面力学性能有所退化;高温高湿耦合作用对界面的力学性能影响较大,15 d湿热腐蚀后,极限荷载、极限位移、CFRP应变较室温组试件分别下降26. 11%、25. 77%、40. 33%;湿热腐蚀介质渗入黏结界面,引起应变传递及位移发展更为迅速,对加固结构耐久性造成了损伤。     

碳-芳混杂纤维布加固木梁抗剪性能分析

为研究碳-芳混杂纤维布加固矩形木梁的抗剪性能,进行了12根试件的抗剪试验,包括4根未加固梁,4根粘贴1层碳-芳混杂纤维布的加固梁,4根粘贴2层碳-芳混杂纤维布的加固梁,其中松木和杉木试件各占一半.试验结果表明:相比未加固木梁试件,木梁经碳-芳混杂纤维布加固后,其抗剪承载力有了明显的提高,提高幅度约为6.9％～109.6...     

考虑层间界面剪切损伤的复合式沥青路面力学特性

提出沥青路面层间界面剪切损伤本构关系方程、引入Goodman接触单元,模拟路面各分层之间的应力接触传递;基于ANSYS软件建立起考虑层间界面剪切损伤的沥青路面数值分析模型,对重载车辆制动荷载作用下典型复合式沥青路面结构的力学特性进行分析.研究表明,车辆轴重和层间粘结强度对层间界面损伤度、路面内水平剪应力及最大值位置、路面总沉降均有不同程度的影响;车辆超载1倍并制动时,层间界面损伤度最大值增加约50%,路面水平剪应力和沉降最大值翻1倍多;层间粘结强度减弱50%时,标准轴重车辆制动荷载下层间界面剪切损伤度翻1.5倍多,路面内水平剪应力、沉降最大值增加20%~30%.     

高强混凝土新旧结合面抗剪性能试验

进行了11个标号C80和4个标号C40混凝土试件的单调推剪试验,得到了结合面破坏形态、剪力-滑移曲线和剪力-抗剪钢筋应变曲线,分析了混凝土强度、结合面配筋强度和结合面类型对结合面抗剪性能的影响.收集了32组国外试验数据,对比了高强混凝土结合面受剪承载力试验值与国内外相关标准的计算值.研究结果表明:试件出现了结合面剪切和试件混凝土冲切两种破坏模式;粗糙面C80试件的结合面受剪承载力小于C40试件,键槽面试件的结合面受剪承载力高于粗糙面试件;结合面的受剪承载力与配筋强度成正比;按照我国《装配式混凝土结构技术规程:JGJ 1—2014》公式计算的C80试件受剪承载力与试验值之比在0.33~0.72之间,且相比于国际结构混凝土协会、美国和欧盟规范,我国规程计算公式偏保守.利用试验数据,经回归分析,提出了高强混凝土新旧结合面受剪承载力修正建议计算公式.     

基于声波变密度测井的固井质量综合评价方法

声波变密度测井作为评价固井质量的主要方法,可以提供第一和第二界面的水泥胶结质量状况.通过从变密度波形中提取套管波和地层波幅度(或能量)值,计算第一和第二界面的水泥胶结指数,用于评价第一和第二界面固井质量.由于地层波在传播过程中受影响因素较多,在使用地层波评价第二界面时需要进行衰减校正、干扰校正等常规处理.在此基础上,提出对地层波幅度进行声阻抗差校正,使最终获得的地层波幅度变化主要反映第二界面水泥胶结状况.同时,分析了微间隙在声幅曲线上的特征.实际资料分析取得了良好的效果.     

电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的性能研究

【目的】基于叠层型电磁屏蔽结构模型,将电磁屏蔽碳毡与杨木单板叠层复合制备抗电磁干扰的电磁屏蔽胶合板。研究了电磁屏蔽碳毡的碳纤维填充量对该胶合板的电磁屏蔽性能与胶合性能的影响, 进而探究双层叠层型电磁屏蔽结构模型的可行性。【方法】采用同轴测试方法和抗剪实验分别测试了电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的电磁屏蔽性能和胶合性能,通过微观结构表征分析了碳纤维在电磁屏蔽碳毡内的网络搭接状况。【结果】当碳纤维填充量达到25 g/m²时,电磁屏蔽碳毡内开始形成“三维电磁屏蔽网络”。电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的屏蔽效能随着碳纤维填充量的增加而逐渐增大; 当碳纤维填充量为120 g/m²时, 双层电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的屏蔽效能为52.61～68.37 dB(100 kHz～1.5 GHz),达到中等屏蔽效果(60～90 dB)。在碳纤维填充量相同的条件下,双层电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的屏蔽性能优于单层电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板; 前者的电磁屏蔽优势随着碳纤维填充量与测试频率的增加而逐渐减小。此外,双层电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的胶合强度大于单层电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的胶合强度。电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的胶合强度大于GB/T 9846.3—2004 Ⅰ类胶合板标准所规定的杨木单板最低胶合强度值(0.7 MPa)。【结论】电磁屏蔽碳毡的双层叠层复合有效提高了电磁屏蔽碳毡叠层型胶合板的电磁屏蔽性能和胶合性能,证实了双层叠层型电磁屏蔽结构模型的可行性。     

钢板-型钢双剪试件的界面粘结性能试验研究

为验证粘贴钢板的不同厚度、层数及宽度等因素对钢–钢界面粘结性能的影响,通过改进的双剪试验装置,对钢板–型钢双剪试件进行了轴向拉伸试验研究,分析在各因素影响下,粘结界面上的应力分布特点、粘结剪切破坏过程、破坏特征、钢板应变发展及分布规律,得出钢板与型钢的粘结应力分布规律和粘结剪应力-滑移曲线,提出钢板型钢界面粘结承载力的计算公式,且计算结果与试验结果吻合良好,研究成果为粘钢法加固钢结构计算理论建立及加固设计提供了试验依据。     

新型销接钢筋铰缝弯剪复合作用下传力性能

为了研究铺装层厚度和销接钢筋铰缝对空心板桥铰缝传力性能的影响规律,通过改变桥面铺装层厚度和铰缝的配筋形式,设计了2组共4个梁式铰缝试件。进行了弯剪复合作用下结构开裂荷载、通缝荷载和极限荷载测试,与不带铺装层铰缝结构相比,传统结构加铺装层后分别提高了7.7%、114.3%和25.9%,新型销接钢筋铰缝结构加铺装层后分别提高了9.8%、61.3%和58%;与传统铰缝结构相比,新型销接钢筋与铺装层组合使用分别提高了28.6%、66.7%和88.2%,单独使用新型销接钢筋铰缝结构分别提高了26.2%、121.4%和50%。弯剪荷载作用下,加载侧与铰缝间荷载传递,在铰缝界面开裂前依靠界面黏结力,界面开裂后依靠界面黏结力和抗拉钢筋,界面裂缝贯通后,依靠抗拉钢筋传递荷载;铰缝与非加载侧自始至终通过界面黏结力实现荷载传递,新型销接钢筋铰缝多重横向受力钢筋自下而上依次破坏,破坏过程呈现出一定的延性。     

结构参数变化下梯度结构混凝土的抗压性能

为了分析梯度结构混凝土的保护层厚度、界面取向性及施工工艺对其抗压强度、破坏形式的影响规律, 进行了多组梯度结构混凝土试件的抗压强度试验。试验结果表明: 梯度结构混凝土抗压强度随保护层厚度的增加而增大; 与串联形式的梯度结构试件相比, 并联形式的抗压强度较小, 且失效始发于界面处;在界面处插捣可提高抗压强度, 并改变其破坏形式, 然而插捣过多及插捣时间延滞时, 提高幅度会降低。最后基于试验数据拟合,建立了保护层厚度与抗压性能之间的表达式,并从机理上解释界面处适当插捣增强层间结合的有效性。     

石材受弯构件复合加固界面粘结性能试验

进行15个石材复合砂浆试件粘结性能双剪推出试验,研究砂浆种类、砂浆强度和抗剪连接件等参数对砂浆与花岗岩石材界面粘结强度的影响.试验研究表明,自配改性砂浆比商品聚合物砂浆具有更好的界面粘结性能;界面植入U型抗剪连接件,能较显著提高砂浆与石材的界面粘结抗剪强度;采用自配改性砂浆和商品聚合物砂浆,其界面抗剪强度均可满足石材受弯构件加固界面抗剪需求.