复合材料格栅增强夹芯梁弯曲性能研究

为研究含填充芯材复合材料格栅增强夹芯梁的弯曲性能,采用均质化方法对夹芯层等效弹性参数进行理论推导.结合平行移轴刚度理论、一阶剪切理论对含填充芯材复合材料格栅增强夹芯梁的弯曲刚度、最大挠度进行理论分析;然后对夹芯梁的弯曲性能进行了研究,结果表明:夹芯梁的相对弯曲刚度、挠度与格栅芯材弹性模量比之间存在一次分式函数关系,所用格栅可使相对弯曲刚度提高21.5%,相对挠度下降19.5%;当夹芯层与蒙皮厚度较小时,格栅对夹芯梁的相对弯曲刚度无明显提升;在相同条件下,格栅纵向分布比横向分布更利于夹芯梁提升刚度、降低挠度;当格栅纤维铺层角度在45°时,可使夹芯层弯曲刚度最大提升约21%,夹芯梁相对弯曲挠度下降约7%,而对夹芯梁相对弯曲刚度影响微小.     

碳纤维/PMI泡沫夹芯复合材料的弯曲特性分析

通过三点弯曲实验研究,得到了碳纤维/PMI泡沫夹芯复合材料的弯曲性能以及破坏机理。并采用逐渐累积损伤方法对泡沫夹芯结构弯曲载荷进行了预测,结果发现:模拟与试验结果较吻合,弯曲载荷误差为6.31%。研究结果表明:有限元数值模拟能够准确地得到泡沫夹芯复合材料在压缩过程中的损伤扩展,并最终预测碳纤维/PMI泡沫夹芯复合材料的最大破坏载荷和破坏趋势。     

泡沫填充波纹夹芯梁的面内压缩破坏模式分析

为了提高波纹夹芯结构作为高铁车厢或油罐车罐体容器外壳在面内压缩载荷下的结构稳定性,提出了在波纹芯体空隙中填充聚酯泡沫的设想,理论研究了泡沫填充波纹夹芯梁的面内压缩破坏行为,同时对面内压缩破坏进行了数值有限元验证。泡沫填充波纹夹芯梁面内压缩下的主要破坏模式为宏观弹塑性屈曲、面板弹塑性起皱2种模式。结合宏观尺度上芯体的均匀化等效弹性常数,建立宏观屈曲破坏的理论模型;将泡沫等效为Winkler弹性基,建立面板起皱破坏的理论模型。对304不锈钢波纹夹芯板和Rohacell 51泡沫填充材料,构建结构的破坏模式图,有限元计算结果从破坏模式和临界载荷2个方面验证了理论预测的可靠性。在此基础上,对泡沫填充波纹夹芯结构进行质量最小优化设计,获得结构的最优化几何尺寸。综合考虑承载、能量吸收、减振、隔热等多功能特性,相较于空心波纹夹芯结构和金字塔点阵夹芯结构,泡沫填充波纹复合结构具有潜在的重要工程应用价值。     

泡沫铝夹芯梁结构的高温3点弯曲力学性能研究

实验研究了泡沫铝夹芯梁结构在不同温度下的3点弯曲力学性能.通过引入Gibson模型构建夹芯梁架构在3点弯曲作用下的失效模式图,并将失效模式图扩展到高温情况下,得到泡沫铝夹芯梁的初始失效模式图随温度的变化趋势.结果发现,其他因素不变,随着温度的升高,夹芯梁结构更容易发生面板屈服失效模式,芯层剪切模式涉及的范围被大大压缩.根据修正的Gibson模型预测的夹芯梁结构的极限载荷和实验结果所得极限载荷比较发现,芯层剪切模式分析结果和实验数据很好地吻合,说明泡沫铝夹芯梁的最终失效破坏主要是由于芯层剪切引起的.     

多轴向增强拉挤复合材料木夹芯梁弯曲试验

为解决传统GFRP(玻纤增强复合材料)型材的节点弱、刚度低等缺陷问题,提出一种以花旗松为芯材、以多轴向GFRP为外壳的新型拉挤复合材料夹芯梁,对比研究了木梁、GFRP空管梁和GFRP木夹芯梁的四点弯曲性能,采用声发射监测梁的损伤演变.结果表明:木梁发生受拉破坏,空管梁的腹板和上翼缘发生屈曲、褶皱,夹芯梁面层发生褶皱破坏;相比木梁和空管梁,夹芯梁的极限承载力最大提高约250%和50%,抗弯刚度最大提高约160%和90%;单向布增强梁的强度和刚度最低,三向布可兼顾梁的抗弯刚度和横向强度,延缓发生腹板-翼缘分离.声发射研究表明:累积能量、累积撞击数和荷载的时程曲线有较好的一致性,累积撞击数率比反映了梁的微观损伤累积程度,累积能量率比反映了梁的宏观损伤特征.     

不同温度环境下轻木夹芯复合材料板弯曲疲劳性能试验

复合材料夹芯结构具有轻质高强、耐腐蚀、可设计等特点,在土木交通工程领域具有广阔的应用前景.因其组分材料的热力性能差异较大,当温度环境变化时,特别是在交变荷载共同作用下,易导致界面剥离、芯材剪切、纤维断裂等疲劳破坏,影响结构的使用寿命.以玻璃纤维增强复合材料泡桐木夹芯板为研究对象,开展了恒湿环境(95％RH)、30～60...     

薄蜂窝复合材料夹芯结构侧压性能研究

对不同构型薄蜂窝复合材料夹芯结构侧向压缩响应进行了试验研究,研究参数包括芯材高度、芯材密度和面板刚度。结果表明,蜂窝芯材高度严重影响蜂窝结构失稳载荷和峰值载荷,而上下面板的刚度不对称性会严重降低失稳载荷却对峰值载荷影响不大。薄蜂窝复合材料夹芯结构的整体破坏过程与芯材密度、芯材高度均有关系,而受刚度不对称性影响不大。薄蜂窝复合材料夹芯结构在侧向压缩载荷下的主要失效模式是蜂窝芯材剪切破坏,通过高速摄像机对蜂窝局部进行观察,发现失效起始于单个蜂格的剪切破坏,导致其高度降低,继而引起上下两侧蜂格破坏,并且迅速扩展到上下约3个蜂格,导致载荷突降。若继续加载,破坏继续向两侧蜂格扩展,且载荷基本不变。     

GFRP复合材料-泡桐木夹芯楼面板抗火性能试验

为了研究玻璃纤维增强塑料(GFRP)-泡桐木夹芯构件在受火时以及受火后的力学性能,对4个夹芯构件进行试验,其中1个构件用于静力试验,其余3个构件进行受火-荷载耦合试验以及过火后的力学性能试验。对构件在受火时的温度分布、强度以及刚度的变化进行记录以及分析。试验结果表明:由于腹板的加入,构件在静力下的性能有着明显提高,极限抗弯强度为491.9 kN;构件在受火时树脂分解、水分蒸发、木材炭化,强度以及刚度出现大幅下降;构件温度分布出现了三段式分布,即加速升温、恒温以及线性升温3个阶段,构件在整个试验过程中背火面处的温度一直处于安全范围;在受火后的性能上,所有构件均出现了力学性能大幅下滑现象,其中极限强度下降最高约86%;腹板厚度增加对构件的过火性能有所提高,厚度的增加对构件的过火性能影响有着较大的影响。     

铝蜂窝夹芯结构抗爆性能仿真分析与优化

利用CONWEP计算模型对铝蜂窝夹芯结构的抗爆性能进行了有限元分析,以背板最大变形和夹芯层比吸能作为抗爆性能指标,根据不同基体材料的组合结构建立了铝蜂窝夹芯结构的基准模型.基于基准模型,定量研究了铝蜂窝夹芯结构各部分结构参数和蜂窝胞元类型对其抗爆性能的影响规律.结果表明面板材料采用Al2024T351,背板材料采用RHA的组合结构具有良好的抗爆性能;相比于背板厚度变化,面板厚度的变化对铝蜂窝夹芯结构抗爆性能指标的影响更显著.应用构建代理模型的方法对铝蜂窝夹芯结构的抗爆性能进行了多目标优化设计,使铝蜂窝夹芯结构的抗爆炸冲击波性能得到了明显改善,这对抗爆结构的工程设计有一定指导意义.     

混凝土夹芯秸秆砌块的性能与应用

混凝土秸秆夹芯砌块是一种性能良好的新型建筑墙体材料。试验表明,混凝土秸秆砌块具有良好的热工性能、隔声性能,力学性能优越,同时有节约土地资源、降低工程造价、自重轻等优点,在我国具有良好的发展和应用前景。     

夏热冬冷地区夹芯墙热工性能试验

对夹芯墙热工性能进行了深入研究.对4种墙体进行了检测分析,研究结果表明40 mm、20 mm厚(设置空气间层)聚苯乙烯保温板组成的夹芯墙体能够满足夏热冬冷地区的建筑节能标准和要求.     

机织针织复合结构增强复合材料的弯曲性能

选用玻璃纤维作为经纬纱,高强涤纶作为针织纱,编织机织针织复合(CWK)织物,并以其为增强体采用真空辅助树脂传递模塑工艺制作增强复合材料.对该增强复合材料的横向、纵向和斜向弯曲性能进行了测试,分析各个方向的弯曲载荷-挠度特征曲线及其弯曲断裂形态.研究结果显示:该增强复合材料具有较好的轴向弯曲性能,其横向和纵向弯曲性能均优于斜向,且弯曲断裂都表现出一定的塑性,横向的弯曲能量低于其他方向.     

皮层对皮-芯结构木塑复合材料性能的影响

【目的】研究在两种不同芯层材料的复合体系下,增强材料含量与皮层厚度对共挤出(皮-芯结构)木塑复合材料弯曲与热膨胀性能的影响。【方法】以共挤出技术为加工工艺,选取短玻璃纤维(SGF)为皮层的增强材料,制备共挤出型(皮-芯结构)木塑复合材料(WPC)。分析了在芯层1与芯层2两种复合体系下,不同皮层厚度(1.0、1.2及1.6 mm )和皮层填料含量(0%、10%、20%、30%和40%)对共挤出型皮-芯结构WPC的弯曲性能和热膨胀性能的影响。【结果】当表面为纯的高密度聚乙烯(HDPE)时,在芯层1和芯层2两个复合体系中,皮层越厚则复合材料的热膨胀系数(LTEC)越高,其热膨胀性能越差; 当SGF的加入量恒定时,其LTEC随着皮层厚度的增加而降低。当皮层的弯曲模量比芯层低时,共挤出木塑复合材料的弯曲模量随着皮层厚度的升高逐渐降低; 当芯层的弯曲模量比皮层低时,共挤出木塑复合材料的弯曲模量随皮层厚度的升高而升高。皮层为SGF/HDPE材料时,在芯层1和芯层2两个复合体系中,随着皮层SGF的含量从0%增加到40%时,其弯曲性能显著性提高,LTEC显著降低。当皮层的 LTEC 值比芯层大时,皮层厚度的降低可以降低共挤出木塑复合材料的LTEC; 当皮层的 LTEC 值小于芯层时,共挤出木塑复合材料的 LTEC 随皮层厚度的增加而减少。【结论】通过改性芯层可以提高皮-芯结构木塑复合材料的整体性能,其增强趋势与表层的增强趋势相似。     

蜂窝夹芯结构吸波性能的有限元计算分析

针对周期性蜂窝夹芯结构型吸波材料的非均匀性,提出采用频域有限元数值仿真和散射参数反演法计算不同构型蜂窝夹芯材料的雷达散射截面（RCS）和反射系数,并探讨了周期性蜂窝夹芯结构中胞元的尺寸效应对结构型吸波材料隐身性能的影响．计算结果表明：对于具有相同体分比的不同构型蜂窝夹芯结构型吸波材料,当胞元尺寸大于工作波长时,夹芯材料的不均匀性导致RCS值变化幅度较大;随着尺寸的缩减,RCS值逐渐减小且变化趋于平缓．但在不同入射方向具有明显的散射特性,而且不同构型蜂窝夹芯结构的反射系数也表现出明显的尺寸效应．研究结果为周期蜂窝夹芯结构型吸波材料的多功能设计提供了计算依据．     

全干法连接装配式夹芯剪力墙结构抗震性能研究

为拓展全干法螺栓连接装配式足尺夹芯剪力墙结构抗震性能方面的研究,本文对6片夹芯剪力墙试件(3片单片墙试件、3片拼装试件)进行了拟静力试验,对比分析其破坏形态、承载能力、滞回性能、延性、刚度退化和耗能能力的差异.研究结果表明:试件破坏形态表现为弯曲破坏,加载后期一字型试件出现了明显平面外错位现象,加载过程中各试件的连接件...     

泡沫铝夹芯材料抗爆抗侵彻性能研究进展

泡沫铝及其复合材料具有质量轻、比强度高、比刚度高和功能可设计性等优点,在轻质防护领域具有广泛的应用。为全面了解泡沫铝夹芯材料在爆炸与冲击侵彻载荷作用下的毁伤机理和防护性能,概述了泡沫铝及夹芯复合材料的制备方法和应用,从理论研究、实验研究和数值研究三方面介绍了泡沫铝夹芯复合材料的抗爆抗侵彻性能,重点讨论了泡沫铝自身结构、夹板材质和组合方式等因素对材料毁伤机理和防护性能的影响。结合实际应用,指出当前研究工作中存在的不足,并提出有待进一步研究的方向。     

三维整体夹芯机织复合材料抗落锤冲击性的测试与分析

为了研究三维整体夹芯机织结构复合材料的能量吸收能力和破坏机理,本文对14组具有不同结构参数的夹芯结构复合材料试样进行了抗落锤冲击测试,得到试样的中值破坏能量,并对测试结果进行了分析.分析结果表明:影响三维整体夹芯机织复合材料抗落锤冲击性能的因素主要包括结构中各部分的纬纱密度,接结纱的接结方式以及增强纤维的性能;另外,预制件的经纬纱织造密度亦对复合材料的抗冲击性能影响很大.     

预制夹芯墙板热工性能及温度应力研究

为了研究市场上不同的连接件对夹芯墙板热工性能和温度应力的影响,使用abaqus有限元软件创建3个分别使用哈芬不锈钢连接件,GFRP连接件,钢筋连接件的墙体模型,以及1个作为参照的不使用连接件的复合夹芯墙体进行仿真模拟.研究结果表明使用GFRP连接件的墙体具有最好的热工性能,连接件处都产生了应力集中现象,但是均小于自身材...     

影响玻璃纤维增强塑料弯曲性能测试结果的若干因素

本文对弯曲性能测试中，样条的取样方式，加工方式和数据取舍进行比照试验，研究了测试过程中存在的人为因素对弯曲测试结果的影响。     

双钢筋混凝土夹芯双向板抗弯性能试验

针对目前混凝土夹芯板的研究开发一直局限于单向板,对双钢筋混凝土夹芯双向板的抗弯性能尚不十分明确的现状,对3块双钢筋混凝土夹芯双向板足尺试件进行了抗弯试验,重点研究了板的挠度、钢筋和混凝土的应变、裂缝开展等抗弯性能．试验结果证实了混凝土夹芯双向板的承载能力及抗弯刚度满足现行《混凝土结构设计规范》规定,可以用作楼板（屋面板）等横向承重构件．同时,总结了双钢筋对裂缝开展所起的作用以及影响夹芯双向板抗弯性能的主要因素．由此提出的一般性建议,可作为工程应用的参考．