定向有机玻璃层间剪切强度试验方法的分析与改进

为验证现行定向有机玻璃层间剪切强度试验方法的适用性,本文分析了试验夹具、试验速度和试样厚度等因素对定向有机玻璃层间剪切强度试验的影响,结果表明采用有自动对中装置、弹簧螺栓共同定位、高背后挡块的试验夹具,1mm／min的剪切速度,不大于10mm的试样厚度时。能够真实地反映定向有机玻璃的层间剪切破坏．根据对试验参数的分析,提出了改进的层间剪切试验方法．     

非连续剪切面的剪切过程模拟

在各类边坡工程中,坡体的破坏失稳过程往往就是其内部非连续剪切面的剪切贯通过程,这类剪切面的综合抗剪强度与非连续剪切面的分布状态有关.采用颗粒离散元方法,利用颗粒流模拟软件PFC建立了非连续剪切面的平面环剪模型,并模拟了剪切过程.模拟结果反映出非连续剪切面的综合抗剪能力除了与抗剪强度强弱区比例有关,还与非连续的分布形态有关;剪切过程中的颗粒间接触关系和接触应力的变化反映出剪切面的剪切破坏过程.     

刚柔复合式路面结构室内压剪强度试验研究

研发了一套室内试验装置及方法,通过设置倾角将竖向载荷分解为垂直或平行于试件表面的分力,实现对刚柔复合式路面结构的室内压剪试验.采用Abaqus软件分析了复合试件的三维应力分布,通过室内试验对比了不同试验方法的强度值,测试了不同因素对压剪强度的影响,并拟合出考虑温度和沥青层厚度的压剪强度模型.有限元分析结果表明,试验采用的压头和试件组合能较好地模拟实际路面结构的应力分布状态.试验结果表明,温度和沥青层厚度是影响复合式试件压剪强度值的主要因素.当试件压剪破坏时,对应的层间剪应力恒小于层间剪切强度,若荷载扩散角为45°,则层间剪应力仅为层间剪切强度的8%,从而确定了复合试件的破坏位置在沥青面层而非层间处.     

桥面铺装环氧沥青防水粘结层性能试验与评价

为评价桥面铺装环氧沥青防水粘结层的性能,采用剪切、拉拔等试验,研究分析了环氧沥青对钢板基面和水泥板基面的粘结强度及其强度随温度和养生时间的关系;采用复合板模拟试验,分析比较了几种防水粘结层与不同基面板和沥青铺装层的剪切强度和拉拔强度。试验结果表明:环氧沥青作为桥面结构防水粘结层,其剪切、拉拔强度明显优于其他类型材料,并且对钢板基面的拉拔、剪切强度均高于水泥板基面,说明环氧沥青更适合于钢桥面铺装;在高温下,环氧沥青与其上沥青结构具有良好的粘结强度。     

正交胶合木墙体耐火极限试验及数值模拟

为研究国产日本落叶松制成的正交胶合木(CLT)墙体的耐火极限,开展了CLT板材常温材料性能试验和标准升温曲线下的CLT墙体耐火极限试验.通过材性试验获得了CLT板材的层间剪切强度、滚动剪切强度和顺纹抗压强度.耐火极限试验结果表明:墙体在常温下的破坏模式主要为屈曲破坏,三层CLT墙体的极限承载力高于五层CLT墙体;层板组...     

UHPC-SMA层间静力性能与疲劳寿命相联性

选择热熔型改性环氧树脂202及高黏高弹沥青PG100这两类典型黏层材料,开展UHPC-SMA 复合试件层间静力性能及疲劳性能试验与分析,以探究层间在受剪、受拉不同静力破坏模式下的异同点及关联性,分析剪切静力指标与剪切疲劳寿命的潜在联系. 研究表明,温度对层间黏结性能有明显影响,随着环境温度的上升,层间拉拔强度、剪切强度...     

多层复合衬垫界面非线性强度特性的斜面单剪试验

为研究位于垃圾填埋场斜坡上衬垫结构在垂直应力作用下沿斜坡滑移的剪切特性,研制了大型叠环斜面单剪系统。通过砂-无纺土工布-土工网-HDPE膜-黏土结构的大型斜面单剪试验,得到剪切过程中发生破坏面转移位移对应的垂直应力和水平应力,计算得到位移面的转移法向应力。试验结果表明:当界面的法向应力小于转移法向应力时,破坏面为土工网与土工膜界面;当界面的法向应力大于转移法向应力时,破坏面为土工膜与黏土界面。建议破坏面转移前后的界面强度包线用双直线表示,土工膜与相邻材料的剪切强度特性用双曲线表示,破坏面的转移法向应力等参数由试验确定;大型叠环斜面单剪系统为分析多层复合衬垫剪切特性提供新的试验研究方法。      

PDC-Ⅱ/连续单向碳纤维复合材料研究

研究了PDC—Ⅱ/连续单向碳纤维复合材料的弯曲强度、层间剪切强度、冲击强度与树脂含量的关系,并观察了层间剪切和冲击破坏试样断面的形态、界面,讨论了树脂和碳纤维组分对复合材料力学性能的贡献。     

基于岩体层理特性的非线性抗剪强度准则研究

对湖南湘西雀儿溪隧道中的层状砂岩开展了室内三轴压缩试验.结果表明,因微层理面的影响,该砂岩表现出较强的各向异性强度特性,岩体的破坏存在沿层理面的滑移破坏和非滑移破坏(含斜穿层理面的剪切破坏、基岩破坏及二者的复合破坏)两种模式.针对该砂岩的破坏特征,提出了一种反映其强度特性的非线性破坏准则,该准则对两种破坏模式采用不同的方法进行描述.采用该破坏准则预测层状砂岩的破坏强度,预测结果与试验数据吻合较好.采用该准则对其他不同类型层状岩体的强度进行预测,也获得了较好的结果.     

混凝土层间直剪试验的离散元模拟研究

混凝土的层间结合情况影响结构整体的剪切性能,因此,需要重点研究混凝土层面的抵抗剪切变形的能力.在采用颗粒流离散元软件模拟整浇混凝土直剪试验的基础上,通过生成随机椭球表示层间缺陷,并将细观缺陷作为弱夹杂考虑到离散元接触模型中,模拟层面直接剪切试验的非线性行为.试验结果表明：正压力越大,试件竖直方向的剪胀越小,而层面破坏时接触的拉裂纹数比例有所增高;非整体浇筑引入的层间缺陷削弱了层面的抗剪强度;层面剪切强度的黏聚力比摩擦系数受层面缺陷的影响更加敏感.本文的研究结果为混凝土层面剪切性能的离散元数值模拟和破坏过程研究提供了参考.     

T-800碳纤维湿法缠绕用环氧树脂基体研究

针对制备高性能碳纤维缠绕复合材料的要求,以TDE-85树脂为主体树脂、AG-80树脂为添加树脂,选用混合芳香胺固化剂,研究了一种适合于T-800碳纤维复合材料缠绕成型的树脂基体。结果表明,该树脂的黏度和适用期可满足湿法缠绕成型工艺要求,其浇铸体具有优异的耐热性能与机械性能,而其制备的T-800碳纤维复合材料界面粘接好,缠绕强力环层间剪切强度达到81MPa、拉伸强度高于2500MPa,适合T-800碳纤维的湿法缠绕成型。     

晶须改性氰酸酯树脂/玻璃纤维布复合材料的研究

为了改善氰酸酯树脂基复合材料的层间性能,研究了不同类型晶须材料,即硼酸铝晶须、钛酸钾晶须和硫酸钙晶须对氰酸酯树脂的增韧改性作用,并探讨了硼酸铝晶须对氰酸酯树脂/玻璃纤维布复合材料的力学性能和耐湿热性的影响.研究结果表明:3种晶须材料均可显著提高氰酸酯树脂的弯曲强度和冲击强度,硼酸铝晶须改性效果最佳;硼酸铝晶须添加到氰酸酯树脂/玻璃纤维布复合材料中,复合材料的层间剪切强度和弯曲性能大幅增强,耐湿热性能明显提高.SEM分析表明:晶须在材料破坏过程中,能起到"锚钉"和阻止微裂纹扩展的作用,是氰酸酯树脂的韧性以及复合材料的层间剪切强度得到改善的主要原因.     

碳纤维用环氧树脂上胶剂的改性研究

在环氧树脂乳液中分别加入了3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷（DMDC）和7k型水溶性胺类固化剂，以提高碳纤维上胶剂的集束性。研究了固化剂用量、种类对上胶剂稳定性、集束性及复合材料界面粘接性能的影响。采用离心沉降法评价了上胶剂的稳定性，通过傅立叶红外光谱（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）分析了上胶剂的化学结构和复合材料的破坏断口。结果显示，7k型水溶性固化剂可以提高环氧树脂乳液的稳定性，明显改善碳纤维的集束性，同时提高碳纤维与环氧648基体树脂间的界面粘接性能，使复合材料的层间剪切强度（ILSS）从77MPa提高到86.5MPa。     

单纤维拔出试验表征硼纤维/环氧界面剪切强度研究

设计了一种单根硼纤维拔出试样制备方法,并测试了不同树脂基体的硼纤维/环氧复合材料的界面剪切强度;研究了单根硼纤维拔出界面破坏过程.结果表明:单根硼纤维拔出过程中,首先在纤维包埋起始部位和包埋端部产生裂纹,最后包埋中间部位的树脂基体破坏.摩擦力承担着较大的纤维拔出载荷;加入15%的液体丁腈橡胶硼纤维/环氧复合材料的界面剪切强度为33.69 MPa.     

AN INVESTIGATION ON THE ELECTROLYTIC SURFACE TREATMENT OF CARBON FABRICS

The composites obtained from carbon fibers have poor interlaminar shear strength beacuse ofthe few active polar groups on the carbon fiber surface and the weak bonding between the carbonfiber and the resin matrix. An electrolysis study to increase the surface acidic groups of the carbonfiber was investigated in this paper. Experimental results showed that the surface acidic groups,tensile strength, peeling strength of the carbon fabrics increased under certain electrolytic condi-tions, but the breaking elongations decreased. When the electrolytic conditions were too strong,tensile strength and peeling strength dropped down. Electronic scanning micrographs showed theengraved surfaces of carbon fibers after electrolysis.     

循环伏安法对PAN基高模碳纤维阳极氧化表面处理的研究

以未表面处理的PAN基高模碳纤维(HMCF)为工作电极,分别用NH4H2PO4、NH4HCO3和KOH为电解质,进行循环伏安多重扫描,以研究HMCF在不同电解质中的电化学反应行为以及电解质的氧化能力。同时采用连续恒流阳极氧化的方法对HMCF进行表面处理,验证循环伏安法得到的结论。通过联碱滴定、SEM等方法表征处理前后纤维表面官能团、表面形貌的变化;处理前后纤维与环氧树脂界面粘接性能的变化通过层间剪切强度(ILSS)表征。循环伏安结果显示:在NH4H2PO4溶液中扫描时氧化反应峰值电流最高,表明纤维表面生成的官能团最多;在KOH溶液中扫描时平台电流最高,表明纤维表面粗糙度提高幅度最大。联碱滴定结果表明NH4H2PO4溶液处理后纤维表面官能团含量提高最多;SEM结果显示KOH溶液处理后纤维表面粗糙度增加最明显;这两点验证了循环伏安多重扫描的结果。用NH4H2PO4、KOH处理后的纤维与环氧树脂ILSS达到75MPa、60MPa,分别提高240%和170%。     

新型装配整体式梁板节点受力性能试验研究

为解决现在预制装配式混凝土结构中叠合楼板技术中存在的成本过高、节点连接处受力薄弱、整体性差等问题,提出一种刚接全边界整体预制楼板,并采用环氧树脂涂抹连接处的新型装配整体式梁板节点。针对本文提出的一种新型装配整体式梁板节点悬臂端进行单调静力加载试验,记录了其受力变化过程和破坏特征,获取各梁板节点试件的承载能力、荷载-受拉面筋应变曲线等力学性能。试验结果表明：未经过接缝处理的装配式梁板节点构件表现为弯剪破坏和沿叠合面剪切破坏,而采用本文中涂抹环氧树脂进行连接处理的装配整体式梁板节点试件则表现为受弯破坏。此外,进过接缝处理的装配式梁板节点试件具有较高承载力。这说明,采用本文中涂抹环氧树脂进行连接处理的装配整体式梁板节点试件可以使新旧混凝土更好地形成一个整体而工作。     

建筑用聚酰胺树脂改性E-51环氧树脂胶黏剂的性能研究

为详细分析建筑用聚酰胺树脂改性E-51环氧树脂胶黏剂的性能,提出建筑用聚酰胺树脂改性E-51环氧树脂胶黏剂的性能研究方法,从不同聚酰胺树脂含量、不同预聚体配比与含量两个角度,测试建筑用聚酰胺树脂改性E-51环氧树脂胶黏剂使用在建筑材料中的使用性能.测试结果显示:聚酰胺树脂含量为10 g,黏度将提升至100000 mPa·s,对改性E-51环氧树脂胶黏剂的工艺性存在负面影响;聚酰胺含量增多,改性E-51环氧树脂胶黏剂拉伸强度、压缩强度逐渐变小,剪切强度值逐渐变大;将二乙烯三胺和聚酰胺按照6.6:1.1比例混合后,改性E-51环氧树脂胶黏剂使用性能最佳;制作预聚体时,OH:NCO的最佳比例为1:3,预聚体含量为35 g时,建筑用聚酰胺树脂改性E-51环氧树脂胶黏剂剪切强度最高、胶黏剂力学性能最佳.     

电泳沉积海藻酸钠/碳纳米管修饰高模碳纤维表面

采用纳米材料增加碳纤维（CF）的表面粗糙度及活性官能团,不仅可以改善CF增强复合材料的界面结合状态,而且不会对CF本体造成损伤,是一种极具发展潜力的新型CF表面改性手段。使用电泳沉积技术（EPD）将碳纳米管（CNTs）沉积在高模CF表面,然后与环氧树脂（EP）复合,制备了单向纤维增强层压板（CF/EP复合材料）。使用万能拉力机测试CF/EP复合材料的层间剪切强度（ILSS）,结果表明,在电压为6 V时制备的CF/EP复合材料的ILSS为58.9 MPa,与未经EPD处理的CF/EP复合材料（ILSS=52.2 MPa）相比提高了12.8%。同时,通过EPD制备了海藻酸钠与CNTs共沉积修饰的高模CF,海藻酸钠的加入增加了CNTs与CF表面的黏附性及氧含量,提高了纤维表面对树脂基体的浸润性。当CNTs的质量浓度为0.3 mg/mL、海藻酸钠的质量浓度为1 mg/mL、EPD电压为8 V时,所制备的CF/EP复合材料的ILSS可达68.3 MPa,与未经EPD处理的CF/EP复合材料相比提高了30.8%。     

电泳沉积海藻酸钠/碳纳米管修饰高模碳纤维表面

采用纳米材料增加碳纤维(CF)的表面粗糙度及活性官能团,不仅可以改善CF增强复合材料的界面结合状态,而且不会对CF本体造成损伤,是一种极具发展潜力的新型CF表面改性手段。使用电泳沉积技术(EPD)将碳纳米管(CNTs)沉积在高模CF表面,然后与环氧树脂(EP)复合,制备了单向纤维增强层压板(CF/EP复合材料)。使用万能拉力机测试CF/EP复合材料的层间剪切强度(ILSS),结果表明,在电压为6 V时制备的CF/EP复合材料的ILSS为58.9 MPa,与未经EPD处理的CF/EP复合材料(ILSS=52.2 MPa)相比提高了12.8%。同时,通过EPD制备了海藻酸钠与CNTs共沉积修饰的高模CF,海藻酸钠的加入增加了CNTs与CF表面的黏附性及氧含量,提高了纤维表面对树脂基体的浸润性。当CNTs的质量浓度为0.3 mg/mL、海藻酸钠的质量浓度为1 mg/mL、EPD电压为8 V时,所制备的CF/EP复合材料的ILSS可达68.3 MPa,与未经EPD处理的CF/EP复合材料相比提高了30.8%。