CFL加固RC梁界面端附近应力的数值分析

基于有限元方法,文章研究了碳纤维板(CFL)加固钢筋混凝土(RC)梁分别受温度变化和集中载荷作用时加固端部界面端附近的奇异应力分布规律.将RC梁等效为具有5层的层合梁,分析了加固长度、CFL的厚度及其端部结合角对界面端附近应力的影响.结果表明,在界面端附近由集中载荷作用产生的应力与由升温产生的热应力具有相似的分布规律;随着距界面端距离的减小,界面端附近应力表现出比较明显的应力奇异性;合理增加加固长度、减小CFL的厚度及其端部结合角均能有效地降低界面端附近的应力.     

粘钢加固混凝土梁界面端热应力的数值分析

文章基于有限元方法,对黏贴钢板加固混凝土粱界面端附近的热应力进行了数值分析,探讨了钢板端部的结合角、钢板的长度和厚度对界面端附近热应力的影响.结果表明:粘钢加固混凝土梁界面端附近的热应力具有ln3r型的奇异性;减小钢板端部的结合角及其厚度能有效地降低界面端附近的热应力大小;钢板的长度对界面端附近的热应力几乎无影响.     

碳纤维薄板增强RC梁界面温度应力理论分析

以碳纤维薄板(CFL)为研究对象,考虑了增强钢筋混凝土(RC)梁和CFL薄板的剪切变形,并着重研究了温度变化对界面应力的影响,推导出在温度变化和力载荷作用下CFL增强RC梁界面应力分布公式.温度变化引起的界面应力分布为:在界面两端出现高应力集中,端部的应力值最大,应力在端部附近迅速下降到一个稳定值.在△T=50℃;q=50 kN/m的载荷水平下,温度变化产生的最大剪应力为1.7 MPa,最大正应力为1.3 MPa,均布载荷作用下产生的最大剪应力为0.8 MPa,最大正应力为0.7 MPa.在对碳纤维薄板(CFL)增强钢筋混凝土(RC)梁进行设计时考虑温度应力的影响是十分必要的.     

不均匀胶层对CFRP板加固梁的界面应力影响

采用数值试验研究了CFRP板加固钢筋混凝土梁中不均匀胶层的应力及加固界面应力.被加固梁界面上设置缺口改变胶层的局部厚度,根据缺口的深度、宽度、位置建立6种分析工况.研究表明,缺口距离CFRP板端部较近时,界面峰值应力会高于无缺口工况,缺口远离CFRP板端部位置时,峰值界面应力几乎不受影响;缺口距离CFRP板端部为CFRP板长的0.83%和1.25%时,峰值界面剪应力和正应力分别达到最大值;当缺口的长度或深度增大时,峰值界面剪应力和界面正应力均增大,界面应力对于缺口深度更敏感;在远离CFRP板端部区域,胶层中的应力沿其厚度方向均匀分布;当缺口出现在CFRP板端部附近时,CFRP板端部胶层中的应力沿厚度方向变化更大且应力在缺口区域内分布更加不均匀.     

界面端脆性开裂扩展的数值模拟

用有限元分析了简支梁下表面粘贴异质材料后粘贴材料性能及结合角对界面端附近应力分布的影响,在此基础上,分别应用最大切应力准则和最大周向拉应力准则对界面端开裂扩展进行了数值模拟.计算结果表明,粘贴材料的性能及结合角仅对界面端附近的应力数值有影响,而对其分布规律影响不大;界面端或者由最大切应力引起沿界面开裂扩展,或者由最大周向拉应力引起垂直于界面在梁内开裂扩展.     

预应力FRP加固RC梁端部界面应力有限元分析

已有的计算预应力碳纤维加固混凝土梁界面应力公式都是基于弹性理论得到的,忽略了端部的应力奇异现象.采用ANSYS软件,对预应力碳纤维加固混凝土梁进行有限元分析.利用升温法对碳纤维片材施加初始预应力,重点研究了端部粘结界面应力分布以及初始预应力对界面应力值的影响.研究结果表明,初始预应力对界面应力最大值有较大影响.     

界面端应力奇异性及界面应力分布规律研究

均质体裂纹尖端应力奇异性,界面裂纹尖端应力奇异性和界面端应力奇异性是3种最受关注的应力奇异性,其中以界面端应力奇异性最复杂.界面端应力奇异性随双材料Dundurs常数α和β(材料因素)以及楔形角a和b(几何因素)而变,包括有3种情况:即无奇异性,非常数奇异性和非常数振荡奇异性.双材料界面端应力奇异性的复杂性是建立界面端脱黏判据的困难所在.研究界面端脱黏判据,除了要了解界面端应力奇异性指数外,还必须知道界面端附近的界面应力分布情况.采用Bogy的双材料半平面受集中力问题的梅林变换解,计算界面端附近的界面应力,研究其分布规律,为建立非常数应力奇异性的界面端脱黏判据提供理论参考.根据详尽的计算结果,可得到界面应力分布有以下几点规律:在ρ=1附近,界面剪应力存在一个极大值;在ρ=0.5附近,界面正应力存在一个极大值;随着界面端应力奇异性指数λs数值的变化,界面端点邻域δ的尺度发生从毫米、微米到纳米量级的变化,这是界面端应力奇异性独特的性质.界面端应力奇异性如何影响界面端的脱黏及其判据,与界面端点邻域δ的尺度从毫米、微米到纳米量级的变化,有着怎样的关系,是一个非常值得关注的新问题.这个问题的焦点是界面端界面脱黏发生点的位置,是发生在界面端点邻域δ内,还是在界面剪应力和界面正应力的二个极值点之间.根据双材料半平面受集中力问题的界面应力分布规律,对界面端界面脱黏发生点的位置,作了初步的讨论.     

软岩巷道扩孔锚固机理及支护控制数值模拟研究

针对深部煤矿巷道应力复杂、软弱围岩变形较大的问题,提出一种端部扩孔锚固方法,通过理论模型及数值计算,分析了端部扩孔锚固界面应力分布、脱锚长度扩展及端面挤压应力分布;研究了不同锚固方式巷道围岩变形、应力集中特征.结果表明:相比于常规锚固,界面剪应力在拉拔端附近先增大后减小,且在扩孔起点处附近也存在一个峰值,整体分布形态上...     

碳纤维板加固钢筋混凝土梁的实验研究

文章通过碳纤维板(CFL)加固钢筋混凝土(RC)梁的四点弯曲实验,研究了CFL的长度、厚度、端部粘贴角和胶层厚度对加固效果的影响,并考虑了实验温度的影响。结果表明,经CFL加固后的RC梁的承载力和刚度均有不同程度的提高;增加CFL的长度和厚度以及胶层厚度、减小CFL端部的粘贴角度均能有效地提高加固效果。     

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。     

等离子熔射成形熔滴薄片沉积的模拟研究

采用等离子熔射成形技术制造的模具和零件,其涂层的性能受残余热应力的影响极大。为此建立了一个二维有限元模型,用于研究单个不锈钢熔滴薄片在碳钢基体上沉积时的温度场及残余热应力。结果显示,尽管在初始的凝固阶段薄片边缘的温度高于薄片中心的温度,但随后这两个位置的温度差却发生逆转。最大残余应力位于薄片与基体界面的边缘,且其大小随基体温度升高而减小,最小残余热应力则位于薄片上表面的边缘。残余热应力在薄片中表现为拉应力,而在基体中则表现为压应力。本研究可为在微观水平上理解等离子熔射成形的温度场和残余热应力分布提供基础。     

粘钢加固混凝土梁的解析分析

本文根据弹性梁理论和部分组合截面假定，对受３种荷载作用的粘钢加固混凝土简支梁，推导出钢板与混凝土梁之间的结剪应力和法向应力的解析解，还给出钢板拉应力和加固梁找度的解析解，由例题梁的计算分析，得到了降低钢板端部处应力集中的方法（采用刚度较低的粘结剂层）。     

环氧胶粘涂层中温度应力的有限元分析

用有限元分析了板上堆覆胶层固化后内应力的分布，着重研究了板上堆覆胶层固化完成后环境温度发生变化时，平行于环氧树脂基体界面的胶层中不同深度处纵、横向应力的变化情况及胶层宽度对胶层应力分布的影响，还研究了同一深度胶层的应力分布。有限元分析结果与实测计算结果吻合：紧邻树脂基体-金属界面处的内应力最大。     

粘钢加固H形截面压弯钢柱受力性能试验研究

为研究粘贴钢板厚度和荷载偏心距对粘钢加固后的压弯钢柱受力性能的影响,对4个加固后的压弯钢柱以及1个作对比的未加固压弯钢柱进行静力试验,采用Q235B热轧中翼缘H形截面。加固方式为型钢翼缘外侧对称粘贴钢板并全长加固。柱两端采用圆柱铰以实现试件平面内偏心受压。分析了各试件柱中的位移变化、腹板的应变分布、翼缘与钢板之间应变关系、破坏模式以及极限承载力,并将承载力的试验分析值与理论计算值进行对比。结果表明:翼缘外粘钢板加固压弯柱能有效提高其平面外稳定承载力;加固后的压弯钢柱腹板截面塑性发展更明显;偏心距是影响加固后压弯钢柱稳定承载力的主要因素,较小的偏心距有利于钢板与型钢之间通过胶层黏结形成整体共同工作。     

胶结层含石英砂的黏钢加固混凝土界面黏结滑移本构关系研究

分别以石英砂掺入量不同的结构胶为黏结剂,制备多组黏钢加固混凝土试件,通过对所制试件进行双面剪切试验,得到各组试件的破坏模式、界面承载力以及不同荷载水平下钢板表面的应变分布。针对试验结果展开理论分析,在考虑钢板、混凝土构件宽度比以及混凝土抗拉强度等因素的基础上,对Nakaba黏结滑移模型进行修正,获得更适用于胶结层含石英砂的钢板-混凝土界面黏结滑移本构关系分析模型。     

爆炸焊接界面波形参数的影响因素

采用不同的爆炸焊接工艺爆炸复合了铝合金/纯铝/钢与铝合金/钢/钢复合板,并对其结合界面形态进行了显微观察与分析,测量了爆炸焊接界面的波形参数,探讨了不同爆炸焊接工艺及不同材料对爆炸复合界面波形参数的影响.结果表明:爆炸焊接界面波形受爆炸焊接工艺及材料性能的影响,当基、复板材料性能相差较大时,易形成平直界面,波形不明显;当基、复板材料相同或相近时,界面易形成有规律的正弦波形.当焊接材料相同时,随着爆炸焊接装药密度的增加,界面波长、波高均有所增加.     

粘钢补强钢筋混凝土梁的正截面承载性能

对粘钢补强钢筋混凝土(RC)梁在荷载作用下的变形过程和破坏形式,进行了理论和试验研究,讨论粘钢位置和粘钢量对RC梁的短期刚度、挠度、开裂荷载、极限荷载和破坏形式等承载性能的影响.通过理论计算结果与试验结果的比较分析,得出粘钢板与RC梁协调工作系数主要随相对高度变化的结论.提出计算协调工作系数、抗弯承载能力和挠度的计算公式,给出工程设计建议和确定合适钢板宽厚比、粘钢位置和粘钢量的技术措施.