燃煤电厂玻璃钢板材耐高温力学性能研究

为了研究高温对燃煤电厂玻璃钢板材(以下简称:FRP板材)力学性能的影响,以90℃作为高温环境,设置0 d、30 d、60 d、90 d四个测试时间点,对以"缠绕纱/单向布/缠绕纱/单向布/缠绕纱/短切毡/缠绕纱"为基本结构、经缠绕成型制备的铺层厚度为3. 24 mm、6. 48 mm、9. 72 mm的FRP板材高温老化后的力学性能进行研究。结果表明:随着FRP板材厚度的增加,单向布含量增加,轴向弯曲和轴向拉伸强度均呈上升的趋势;压缩强度的变化趋势和树脂含量的变化趋势一致,表明树脂含量对材料的压缩强度起主要作用;高温老化对FRP板材的弯曲、拉伸、压缩强度均有一定的影响,其中,弯曲强度受高温老化的影响最小,压缩强度受高温老化的影响最为明显,三种试样在90℃老化90 d后,弯曲强度保留率均在85%以上,压缩强度保留率在70%左右; SEM测试表明,高温老化后试样出现明显的纤维拔出,表明纤维/树脂基体界面遭到破坏。最后,建议燃煤电厂FRP板材在制作过程中,重点控制树脂含量。     

纤维增强复合材料加固裂纹黏弹性梁的弯曲变形

考虑裂纹缝隙效应,将裂纹等效为非线性旋转弹簧,假定纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)布与梁紧密粘贴,研究了FRP布加固裂纹标准线性固体黏弹性梁的弯曲行为.在给出FRP布加固裂纹的等效旋转弹簧刚度和FRP布加固黏弹性矩形截面梁弯曲变形控制方程的基础上,利用Laplace变换及其逆变换以及梁弯曲边界条件和裂纹处的连接条件,得到突加均布载荷作用下FRP布加固简支裂纹黏弹性梁弯曲蠕变的解析解.数值分析了碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)布含量、梁跨高比以及裂纹位置及其开闭状态等对CFRP布加固裂纹花旗松(Douglas-fir, DF)木梁弯曲蠕变的影响.     

碳纤维复合材料/钢的胶铆连接失效机理和选材方法

为了揭示碳纤维复合材料(CFRP)与钢板连接设计中，母材厚度和强度对接头失效的影响规律，对CFRP层合板与DC05、HC260Y、DP590、DP780、DP1180、PHS1500钢板组成的胶接、铆接和胶铆混合接头进行单向和正向拉伸试验，分析各接头连接强度和失效模式，提出CFRP/钢接头母材厚度比和强度比的推荐范围.结果表明：CFRP/钢接头失效模式由较弱一侧母材强度和刚度决定，在连接设计中，应尽可能使两母材的强度和刚度相近；CFRP零件与相邻钢件厚度比的推荐范围为1.37～1.91,母材极限承载比的推荐范围为0.9～1.52.     

泥石流冲击作用下CFRP加强型柔性索网体系动力响应分析

为了使泥石流柔性防护索网体系具有更好的耐久性和抗冲击性,将轻质高强、耐腐蚀性较好的碳纤维复合材料(CFRP)与索网结合,提出一种加强型柔性索网体系.通过九组静力拉伸试验、并运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟,研究CFRP材料对筋材静力性能的影响,研究冲击荷载作用下单索、组合索以及索网在粘贴碳纤维布后的动力响应,探讨碳纤维布对柔性索网抗冲击性能的影响,并与无碳纤维布的情况进行对比分析.结果表明:在拉伸试验中,碳纤维布对于筋材的屈服强度有明显的提升作用,但对拉伸强度的提升不明显;在模拟的冲击过程中,粘贴碳纤维布的钢索整体刚度有一定的提升,同时在各级冲击荷载作用下的位移有所减小;碳纤维布在不发生失效的情况下能分担一部分钢索应力;冲击点附近以及钢索固定端处的碳纤维布容易发生失效破坏,致使钢索应力产生“突变”现象.     

公路旧桥的加固设计及其静、动载试验研究

采用粘贴碳纤维布和粘贴钢板加固桁架拱,静动载试验结果表明,加固后桥梁的整体刚度和承载力得到了一定程度的提高,说明采用粘贴碳纤维布加固拉弯构件、粘贴钢板加固受压构件的综合加固方法是有效的。     

公路旧桥的加固设计及其静动载试验研究

本文介绍采用粘贴碳纤维布和粘贴钢板加固桁架拱桥的方法,静动载试验结果表明,加固后桥梁的整体刚度和承栽力得到了一定程度的提高,说明采用粘贴碳纤维布加固拉弯构件、粘贴钢板加固受压构件的综合加固方法是有效的.     

碳纤维复合材料与高强度钢板螺栓连接拉伸性能

以单螺栓单剪连接[0°/90°]4s环氧树脂基碳纤维增强复合材料(CFRP)/高强度钢板(DP980)为研究对象,对接头宽度和端距进行了匹配设计,用试验和仿真手段,分析连接结构在承受拉伸载荷作用时的失效过程和破坏模式.结果表明:接头宽度和端距对接头破坏模式影响很大,接头宽度对接头刚度影响较大,端距对接头刚度影响较小,一定范围内接头宽度和端距对接头强度影响均较大;接头宽度与螺栓孔径的比值≥6、端距与螺栓孔径的比值≥3时,接头强度趋于最大值,并且破坏模式以挤压破坏为主;二次弯曲对CFRP/DP980接头强度影响很大.     

粘贴碳纤维或钢板加固受弯构件的效果对比

粘贴碳纤维或钢板是桥梁加固中常用的两种被动加固方法,以粘贴碳纤维布和钢板加固钢筋混凝土T梁为例,从加固计算原理、加固后承载力、各材料强度和刚度方面对比分析加固效果.计算结果表明:粘贴1~3层碳纤维布加固与粘贴4~10 mm钢板加固对比,前者对梁的承载力及刚度提高效果都不如后者;粘贴碳纤维布的高强度没有得到充分发挥,加固对各材料的应力强度改善不明显,适合于构件的抗裂性加固;若要提高梁的承载力和整体刚度,采用粘贴钢板加固比较合适.     

Ⅵ级围岩公路隧道衬砌粘贴钢板和粘贴碳纤维布加固方法对比试验研究

通过1∶10的模型试验,将公路隧道常见的两种内表面补强方式——粘贴钢板和粘贴碳纤维布加固的方法进行对比分析。试验在Ⅵ级围岩背景下进行,五种工况分别为原型试验和不同时机、不同加固方式的试验。试验表明:两种加固方式均可提升衬砌承载力,碳纤维加固提高的幅度更大;通过加固,结构刚度明显增加,通过碳纤维加固的结构刚度提高更多;但临近破坏时,粘钢由于其延展性会有一段缓冲期,这一点是碳纤维加固所欠缺的。另外,原型试验的剩余承载力与裂缝密度的对应关系可用于指导工程实践。     

碳/玻璃纤维混杂布加固混凝土梁抗弯性能试验研究

试验研究了碳/玻璃纤维混杂布加固混凝土梁的抗弯性能,并与单一碳纤维布和玻璃纤维布加固梁进行了比较.结果表明,分别与单一碳纤维布和玻璃纤维布加固梁相比,碳/玻璃纤维混杂布加固梁的能量延性系数分别提高了24.0%和25.5%,表明混杂纤维布加固混凝土梁的延性显著优于单一纤维布加固混凝土梁.     

纤维增强竹梁抗弯力学性能研究

为了提高竹梁受拉区的竹纤维受力能力,将浸渍纤维布(FRP)配置于竹梁的受拉区,利用纤维布良好的抗拉性能,增强竹梁的抗弯力学性能。为研究纤维增强竹梁的抗弯性能,对4种纤维增强竹梁与未增强竹梁进行弯曲对比试验,研究纤维类型、纤维层数等对竹梁弯曲性能的影响。研究结果表明:纤维增强竹梁的整体增强效果明显,其抗弯承载力与刚度得到有效提高。纤维增强竹梁的抗弯承载力较未增强竹梁提高30.16%～52.44%,对应正常使用极限状态挠度限值时的截面刚度提高9.73%～12.89%。由于浸渍胶流失的原因,玄武岩纤维对竹梁承载力增强效果好于碳纤维,而碳纤维的弹性模量较大,对竹梁截面刚度提高效果较好。纤维增强竹梁的截面应变发展规律证实了纤维材料在竹梁承载中的增强作用。     

基于修正LM算法的Barlat89和Y-U联合模型参数反求

为精确预测高强钢的回弹，需要使用准确且全面描述其材料力学性能的材料模型参数，由此提出了一种基于修正的Levenberg Marquardt（LM）优化算法对Barlat89和Yoshida-Uemori（Y-U）联合模型参数进行反求的方法.以高强钢材料DP780为例，通过单向拉伸和拉伸压缩试验获取材料的力学性能曲线，使用LS-DYNA软件进行与试验对标的仿真分析，采用修正的LM算法连续优化仿真预设的材料模型参数，使得最终仿真求解输出与试验获取的材料性能曲线达到最小二乘意义上的相等，得到最优的材料联合模型参数.研究结果表明：使用的LM算法相关系数为0.951 4，算法收敛性较好；反求出的Barlat89和Y-U联合模型参数，能够同时较准确地描述DP780材料单向拉伸和拉伸压缩力学性能曲线；仿真结果曲线与试验曲线拟合程度较高，两者的平均相对误差为4.65%.此方法所获取的材料模型参数反映了材料正、反向加载时的力学特性，同时能够极大地提升回弹预测精度.     

纤维增强聚合物布加固黏弹性木梁弯曲的解析解

将木梁视为服从标准线性固体本构的黏弹性体,假定纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer,FRP)布与木梁紧密粘贴,研究了FRP布加固木梁线性弯曲的蠕变行为.在建立FRP布加固黏弹性矩形截面木梁弯曲变形控制方程的基础上,利用Laplace变换,给出了突加均布载荷作用下FRP布加固简支黏弹性木梁弯曲的解析解.根据相关试验数据,确定了花旗松(Douglas-fir,DF)木梁标准线性固体本构的材料参数,分析了芳纶纤维增强塑料(aramid FRP,AFRP)布含量和梁跨高比等对AFRP布加固简支DF木梁弯曲变形的影响.结果表明:AFRP布加固可有效减小木梁的蠕变挠度;随着DF木梁蠕变的增加,AFRP布加固DF木梁的中性轴逐渐靠近粘贴AFRP布的侧边,且随着DF木梁跨高比或AFRP布含量的提高,AFRP布加固DF木梁的最大压应力和最大拉应力减小.     

钢板与预应力碳纤维布组合加固RC梁抗弯承载力分析

为了解决钢筋混凝土梁抗弯承载力降低的问题,提出了一种将钢板锚固于钢筋混凝土梁底部,碳纤维布施加预应力后粘贴于钢板上,实现对梁进行的组合加固的新方法;推导出了组合加固梁在适筋破坏范围内的正截面承载力计算公式。并将计算结果与相关文献的试验数据进行了对比,发现:1)理论计算值与相关文献试验值较为接近,试验中梁的破坏模式与和理论预测的破坏模式基本吻合;2)相对于单一粘贴碳纤维布加固梁,组合加固梁的极限弯矩提高了37.4%~57.1%,屈服弯矩提高了60.4%~95.7%;3)相对于单一粘贴钢板加固梁,组合加固梁的极限弯矩提高了25.4%~39.7%。因此,钢板与预应力碳纤维布组合加固技术可有效提高梁的抗弯性能。     

粘贴钢板或碳纤维加固受弯构件效果对比试验研究

通过两组钢筋混凝土简支梁在相同条件下预先加载至开裂后采用受拉边粘贴钢板或粘贴碳纤维布,受压边增大截面的加固试验,对比两种情况下的梁的跨中挠度、原受拉钢筋应变、新增钢板或碳纤维应变、原梁顶混凝土应变及新增混凝土顶面应变随弯矩的变化,分析其加固效果.结果表明:粘贴钢板加固与粘贴碳纤维加固相比,前者对截面各新旧材料受力和梁的刚度改善程度明显高于后者;前者对抗弯能力提高方面也明显优于后者;后者适合用于梁的抗裂加固,而不适合用于提高抗弯能力及变形能力加固;涂抹法粘贴钢板加固在抑制裂缝开展方面不如粘贴碳纤维加固;对适筋梁,纤维的高强度难于得到发挥.     

DP980超高强钢激光焊接接头组织及性能研究

利用Nd:YAG固体激光器对DP980超高强钢进行激光对接焊接,通过硬度测试、拉伸试验研究DP980超高强钢激光焊接接头力学性能的变化,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等观察显微组织的转变.结果表明:DP980超高强钢经过激光焊接,焊接接头分为焊缝金属区、完全相变区、不完全相变区、回火区和母材区.焊后焊缝金属区和完全相变区为马氏体组织,硬度较高;焊接接头软化现象发生在不完全相变区和回火区:不完全相变区马氏体发生相变使得铁素体含量增加;回火区组织发生回火,马氏体析出碳化物,导致软化.在力学性能方面,焊接接头抗拉强度略有降低,延伸率下降明显,软化区的存在导致在拉伸试验时焊接接头的不均匀变形,造成了其塑性明显下降;拉伸试样的断裂发生在焊接接头热影响区,断口观察发现存在有大小不等、深浅不一的韧窝,属于塑性断裂.     

喷射FRP拉伸力学性能的试验与分析

为研究喷射FRP的拉伸力学性能,文中对13组试件进行了单向拉伸力学性能试验,分析其应力—应变曲线、抗拉强度、拉伸弹性模量、断裂伸长率等力学性能指标。研究纤维类型、树脂种类、纤维体积率、纤维长度、试件厚度等因素对喷射FRP力学性能的影响。结果显示:纤维类型和树脂种类对喷射FRP拉伸力学性能的影响十分明显;纤维体积率为20%~25%,纤维长度为40 mm时,喷射FRP能获得较好的力学性能;喷射FRP试件厚度增加并不能持续有效的增强力学性能,不宜过厚。研究表明:为获得较好的力学性能,喷射FRP宜采用碳纤维喷射纱和乙烯基酯树脂加工制作,纤维体积率和长度宜控制在一定范围,且材料厚度不宜过厚。     

不同种类FRP加固混凝土梁加固效果试验研究

选取6根不同种类的纤维布(FRP)加固的钢筋混凝土试验梁进行研究,分析对比了用玄武岩纤维布(BFRP)、碳纤维布(CFRP)和玻璃纤维布(GFRP)加固的钢筋混凝土梁的不同加固效果,讨论了初始预损伤及不同U形箍筋的布置方式对纤维布加固效果的影响;通过试验梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、跨中挠度及纤维布应变等参数,对粘贴纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯性能及破坏特征进行了分析.对比研究结果表明碳纤维布加固梁的承载力和延性提高最大,玄武岩纤维布用于加固的性价比最优,初始预损伤对加固效果影响不大,而沿全梁横向布置U形锚固形式并不能有效发挥纤维布的抗拉性能.     

纤维增强聚合物布加固木梁的非线性弯曲分析

考虑纤维增强聚合物（fiber reinforced polymer,FRP）布加固层拉伸与压缩时的不同弹性模量以及木梁非线性弯曲的二阶变形和轴向拉伸效应,利用摄动法研究均布横向荷载作用下简支FRP布加固木梁的非线性弯曲问题,得到加固木梁的挠度和弯矩等渐近解析表达式,并给出数值分析.结果表明：FRP加固木梁非线性弯曲的挠度和弯矩小于线性弯曲的挠度和弯矩,并且当无量纲荷载小于5时,FRP加固木梁非线性弯曲和线性弯曲的挠度和弯矩几乎相等,没有明显差别;但随着载荷的增大,二者相差逐渐增大;当无量纲载荷大于20时,非线性弯曲效应十分显著,必须选用FRP加固木梁的非线性弯曲模型进行分析.     

钢桥面复材夹层板受弯性能试验与理论分析

提出了一类在钢板上粘贴格构增强木芯复合材料(GW)的桥面板,即钢-GW组合桥面板。研究了此类钢-GW组合桥面板的制作工艺,并对其进行四点弯曲试验。通过换算截面理论推导出钢-GW组合桥面板的组合刚度、最大挠度和应力计算公式,并将其弯曲性能理论计算值与试验结果进行对比,显示了很好的一致性。利用换算截面法研究分析了GW板的上下面板厚度、格构数量以及木芯种类对组合桥面板的组合刚度和跨中应力的影响关系。研究结果表明:钢板上粘贴GW板可以有效减小钢板表面应力和位移,降低开裂风险并大幅度提高钢板的屈服承载力以及刚度。