碳纤维板-混凝土界面黏结性能的试验研究与有限元分析

碳纤维板与混凝土的界面黏结性能是碳纤维加固混凝土结构的关键性能之一,对加固结构的力学行为和破坏形态等有着重要影响.进行了4个试件的碳纤维板-混凝土黏结双面剪切试验,研究了设置不同粘贴长度的试件的界面力学行为和破坏模式,分析了黏结长度对界面极限承载力和应力分布的影响.试验结果表明:加载点附近应力远大于端部应力,板端黏结界面剪应力沿板长方向大致呈指数衰减分布.在试验研究基础上,在ANSYS中采用正交弹簧单元组模拟界面黏结,建立了试件的有限元模型,并采用试验分析得到的局部黏结滑移曲线关系作为有限元模型中的界面弹簧单元刚度,计算发现有限元分析结果和试验结果比较吻合,从而验证了本文有限元模型的有效性.以本文试验得到的黏结滑移曲线关系为基础,通过拟合得到了基于几种经典黏结滑移本构形式的界面本构模型.试验及有限元分析表明:当拉伸应力超过碳纤维板强度的24%时,碳板已开始从混凝土表面剥离.为保证充分利用碳纤维板的强度,应采用可靠锚具对碳纤维板进行锚固.     

含铌低硅TRIP钢板烘烤硬化行为分析

模拟汽车板的烘烤工艺,研究了预变形量、烘烤温度和烘烤时间等对含铌低硅TRIP钢板组织和性能的影响,探讨了TRIP钢的烘烤硬化机理。结果表明,当预变形量小于4%时,烘烤硬化值随预变形量增大而增加,预变形量大于4%时反而降低了烘烤硬化效应;当烘烤温度低于170℃时,随烘烤温度的上升,烘烤硬化值明显增加,当烘烤温度高于170℃时,烘烤温度对烘烤硬化值影响不大;当烘烤时间在20min以内时,随烘烤时间的延长,烘烤硬化值显著增加,烘烤时间超过20min时,烘烤硬化值随烘烤时间的延长反而有所降低。通过对TRIP钢的烘烤硬化机理分析,建立了烘烤硬化值变化模型:ΔYBH=ΔYγ+ΔYb+ΔYγc+ΔYdp+ΔYc,其中沉淀析出碳氮化物数量和Cottrell气团数目变化引起的ΔYdp+ΔYc对烘烤硬化值变化影响相对显著。     

摩擦接触单元在碳纤维板锚具拉伸试验中的应用

在预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)板工艺中,CFRP板端部的锚固问题非常重要,甚至关系到预应力施加的成败与否.总结国内外锚具研究,平板锚具具备施工便捷、操作简单、费用最低的优点,但如何模拟碳纤维板和平板锚具之间的接触问题是有限元模拟的关键问题.通过采用摩擦接触单元对碳纤维板和平板锚具进行数值模拟,得到了碳纤维板拉力与滑移关系的有限元解,其结果与实验结果相当吻合;采用平板锚具拉伸碳纤维板时,碳板和钢板的摩擦系数近似取为0.4;采用摩擦接触单元模拟平板接触问题是可行和有效的,可为模拟类似的接触问题提供借鉴和参考.     

Air cushion furnace technology for heat treatment of high quality aluminum alloy auto body sheet

The process characteristics of heat treatment of aluminum alloy auto body sheet and the working principle of air cushion furnace were introduced. The process position and irreplaceable role of air cushion furnace in the aluminum alloy auto body sheet production was pointed out after the difficulty and key points in the whole production process of auto body sheet were studied. Then the development process of air cushion furnace line of aluminum alloy sheet was reviewed, summarized and divided to two stages. Based on the research of air cushion furnace, the key technology of it was analyzed, then the key points on process, equipment and control models of air cushion furnace for aluminum alloy auto body sheet in future were put forward. With the rapid development of automotive industry, there will be certainly a new upsurge of research and application of air cushion furnace for heat treatment of aluminum alloy auto body sheet.     

拉深翻边复合成形工艺参数多目标优化设计

通过对拉深翻边复合成形工艺设计中的失稳方式进行理论分析和模拟仿真,建立了破裂、起皱和厚度不均3个目标函数.针对各成形质量目标相互关联而无法同时达到最优的特点,提出一种基于多目标优化技术的综合优化方法.以空调外机面板为例,经试验设计和基于Matlab的数据处理技术构建响应面模型,采用改进的快速分类非支配遗传算法对模型进行全局寻优,获得了一组最小化成形缺陷的非劣解集.结果表明,该多目标优化模型具有较好的优化效果和工程实用性.     

燕尾榫样式对CFRP加固榫卯接长木梁抗弯性能影响试验

通过11根木梁的静力受弯试验,研究燕尾榫样式对榫卯接长木梁加固后的抗弯性能的影响.试验结果表明,未加固前榫卯接长木梁承载力较低,仅为完整木梁的1.00%~2.62%,经CFRP布加固后其抗弯承载力可提高至完整木梁的50%~83.33%;旋转90°后,传统燕尾榫进行榫卯接长和采用榫头带榫肩接长,其抗弯承载力和能量吸收能力提高.燕尾榫榫头斜率从0.1变化至0.3,木梁的抗弯承载力和能量吸收能力随之提高,其抗弯承载力分别可达完整木梁的71.43%~83.33%,能量吸收能力分别达完整木梁的43.01%~61.33%.当燕尾榫榫头长度超过传统燕尾榫榫头长度时,其抗弯承载力、能量吸收能力和刚度反而降低.     

CFRP在不同应变率和温度下的力学性能试验研究

采用真空辅助树脂灌注成型工艺(VARI)制备了CFRP,利用MTS液压伺服高速机对CFRP试件在4种应变率(25,50,100和200s-1)和6种温度(-25,0,25,50,75和100℃)下进行测试.试验结果表明,在相同温度(室温25℃)下,除200s-1应变率下的韧性外,拉伸强度和韧性随着应变率的提高而明显增大.在相同应变率(25s-1)下,与室温相比,随着温度的升高或降低,CFRP的拉伸强度和韧性都将降低.试件破坏形态在不同应变率下并没有明显区别,但在不同温度下有所改变.最后,通过Weibull分析,研究了拉伸强度在不同条件下的变化规律.     

抗剪加固用U形纤维布条带预应力系统设计及试验

针对传统纯粘贴纤维增强复合材料(FRP)抗剪加固钢筋混凝土梁技术中,FRP强度利用率低、端部极易发生剥离和被动受力等问题,自主研发了抗剪加固用U形纤维布条带预应力系统.它由锚固装置、张拉装置和转角圆钢3部分组成.详细给出了各部件尺寸的设计方法和预应力施工工艺.设计制作了适用于2层50mm宽FRP的预应力系统,分别进行了1组直线条带的承载力试验和8组抗剪U形条带的预应力损失试验研究.结果表明:预应力系统能够有效锚固FRP并实现拉断破坏,使其强度利用率最大可达到96.1%;各部件尺寸设计方法是安全可靠的;施工工艺能够在确保FRP两侧应力的均匀性和对称性的基础上施加不同大小的预应力值;预应力系统适用于施加244.84 MPa以上预应力值的抗剪FRP,其长期预应力损失比约为15%.     

CFRP索斜拉梁面内自由振动建模及参数分析

利用张紧弦和欧拉梁振动理论分别描述斜拉梁结构中索与梁的振动,通过索梁连接处的动态平衡条件,建立斜拉梁平面内自由振动理论.利用传递矩阵法和边界条件对斜拉梁结构平面内自由振动的特征值问题进行求解.同时,建立斜拉梁的有限元模型,有限元法所得结果与本文理论研究非常吻合,证明了本文理论和方法的正确性.最后对CFRP索斜拉梁平面内自由振动进行参数分析.研究表明,CFRP索斜拉梁的基本动力学性能优于传统钢索斜拉梁.     

板材的冲裁力学研究及应用

简单而系统地介绍了板材的冲裁变形力学方面的最新研究成果:测得了完整的冲裁曲线,提出了冲裁变形过程的6个阶段及单位冲裁力与板料硬度的函数关系式,并介绍了初步的实际应用成果.