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纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)作为土木工程中一类新型结构材料,以其的力学及物理、化学特性,逐渐成为土木工程中传统材料的重要补充。本文介绍了土木工程中FRP加固结构、FRP筋索和预应力FRP筋混凝土结构、FRP组合结构以及全FRP结构的应用与发展,并介绍了土木工程应用FRP的标准规范体系的建立情况,以期促进FRP复合材料在土木工程中快速、有序的深入发展。
新闻报道: 配制了抗压强度为30MPa的普通混凝土和轻骨料页岩陶粒混凝土,对2组试件进行了早龄期(0~28d)收缩试验,以及应力水平为30%的早龄期变应力徐变试验.结果表明:轻骨料混凝土在早龄期的收缩量略小于同等强度的普通混凝土,徐变系数约为同等强度普通混凝土的50%,但是早龄期的徐变终值为同等强度普通混凝土的1.3倍.对建筑用PTFE(聚四氟)膜材进行单轴应力松弛和徐变试验,得到松弛模量和蠕变柔量随时间的变化曲线,然后采用广义线性黏性模型、分数阶模型和分指数模型分别进行数值模拟,再比较各模型预测精度.结果表明:各类模型模拟短期的松弛模量和蠕变柔量有较好的精度;随时间增长,广义线性黏性模型模拟的松弛模量和蠕变柔量偏离试验值,长期预测精度较差;分数阶模型对长期松弛模量和蠕变柔量预测精度较好;分指数模型可预测长期的经向蠕变柔量,但对长期松弛模量和纬向蠕变柔量的预测精度不高.玻璃钢由于具有质量轻、强度高和耐热性好等优点,在航天、民用产业等领域得到了广泛的应用。对于在役的玻璃钢制品,由于长时间的分化腐蚀或制品中存在分层缺陷等原因,会造成材料厚度发生变化。对于很难找到材料二次底波的高衰减玻璃钢,提出了一种利用一次底波来测量声速,进而求得材料厚度的方法。实验结果表明,利用一次底波法测量几种材料的厚度,误差为±0.15 mm。利用这种方法测量高衰减玻璃钢的厚度是可行的,对于高衰减玻璃钢现场测厚有很大的指导意义。复合材料已被广泛应用于各个领域,分层破坏是复合材料主要的破坏形式之一。对复合材料分层失效分析中主要的方法粘聚区模型进行详细的阐述。先介绍了粘聚区模型发展历史、界面强度参数和本构关系的研究现状并对存在的问题进行了分析,然后对该模型在复合材料层间失效分析应用现状进行了阐述,分析了该模型在有限元应用中存在的问题。研究表明,近年来,CZM已逐步成为复合材料分层失效研究的主要方法,但在应用中需要解决强度参数确定准确性、计算收敛困难和计算效率不高等问题。
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新闻介绍
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编辑: 为探索冲头形状对层合板低能量冲击损伤尺寸及剩余压缩强度的影响,采用不同形状的冲头对T700/DS1202层合板进行了低能量冲击试验,测量损伤尺寸及其冲击后的剩余压缩强度。结果表明:随着冲击能量等级的增加,锥形冲头造成的损伤更易向深度方向发展,当损伤深度≥0.315 mm时,层合板背部出现裂纹,造成层合板剩余压缩强度退化到90%以下;同时,冲头形状会影响冲击能量门槛值,锥形冲头与圆形冲头的冲击能量门槛值分别为5 J·mm-1、6.67 J·mm-1。
为探讨拉挤型玻璃纤维增强复合材料(GFRP)层合板的压缩力学性能及破坏机理,以基体树脂和纤维含量为变化参数,对6种拉挤型多向GFRP层合板进行了纵横向压缩试验,对压缩力学性能及破坏模式进行了比较分析。试验结果表明,纵向压缩典型破坏模式为层间基体开裂,横向压缩典型破坏模式为剪切破坏和层间基体开裂;采用树脂基体的试件组较采用基树脂基体的试件组压缩力学性能有显著提高;提高纵向纤维含量能提高纵向压缩力学性能,但纤维含量过高对于纵向压缩力学性能有不利影响;纤维含量的变化对横向压缩力学性能的影响很小。
新闻报道:界面缺陷对复合材料的性能有着显著的影响,基于性力学以及能量原理基本理论,利用基于界面上应力连续而位移有一定突变的无厚度簧模型,对含界面缺陷的材料性能进行了探究。得出界面的非完善参数、纤维相体积分数对材料的纵向与横向性模量、泊松比以及应力的影响规律。并将计算结果与完善界面、开孔的经典结果以及实验数据进行了对比验证。计算结果表明,利用非完善界面参数预测含缺点界面的材料性能并进行应力分析比利用完善界面模型计算的结果更。本文结合白杨河引水工程实例,从工程概况、顶管内管线安装施工技术、涵洞内管线安装施工等方面介绍了在该工程中,玻璃钢夹砂管道跨越道和高速公路的施工工艺及质量管理的及措施,对在工程施工中出现和可能出现的问题进行了探讨并提供了可行的解决方案。玻璃布/酚醛复合材料有较好的耐烧蚀和隔热特性,被广泛用于工业耐高温设备以及高速飞行的航天器防隔热设计上,但是不同的成型工艺表现出的耐烧蚀及隔热特性却存在差异。将不同玻璃布厚度、不同缠绕工艺、不同固化方式、以及有机纤维与玻璃纤维混编工艺获得的玻璃布/酚醛制品,取样进行风洞条件下的耐烧蚀、隔热性能试验,试验测量了各模型的质量烧蚀率及背面温升,用于评估其相应的防隔热性能。试验结果显示倾斜缠绕工艺耐烧蚀及隔热性能,与理论预期一致,可为工程应用提供参考。
新闻报道:
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采用宏观和微观分析相结合的方法,细致区分了SBS改性沥青中沥青相和SBS相各自的老化特性.通过常规指标试验评价了SBS改性沥青热氧老化前后的物理性能差异,并将其与基质沥青对比,得出SBS改性沥青的老化规律为黏度增加、变形能力下降.采用傅里叶红外光谱技术(FTIR)定量分析了SBS改性沥青老化前后结构与性能的关系,发现SBS改性沥青在老化时主要发生氧反应,并伴随着SBS中丁二烯C—C键的断裂.老化过程中,SBS改性沥青FTIR特征峰的定量变化与其宏观性能间具有明确的定量关系.
研究了水泥细度对混凝土初始坍落度、抗压强度、碳化性能、氯离子扩散性能、干湿循环损伤的影响.结果表明:水泥细度提高,混凝土初始坍落度降低,抗压强度增大;碳化时间相同时,随着水泥细度的增加,混凝土碳化深度不断减小;水泥细度对混凝土氯离子扩散系数影响不大;水泥细度的提高加剧了混凝土干湿循环损伤的程度.
通过混凝土柱的轴心动态抗压试验,在10-5~10-3s-1应变速率范围内对比研究了硫酸钠侵蚀与未侵蚀混凝土本构关系的应变速率效应,分析了该效应对硫酸钠侵蚀与未侵蚀混凝土的抗压强度、性模量、峰值应变和能能力的影响.结果表明:随着应变速率的增加,混凝土的抗压强度也随之增加,受硫酸钠侵蚀混凝土抗压强度的应变速率敏感性较高,性模量的应变速率敏感性较低,但是峰值应变和混凝土的能能力随着应变速率的增加显著增加.另外,对受硫酸钠侵蚀与未侵蚀混凝土试件在不同应变速率下的破坏现象也进行了初步的讨论.
新闻资讯:
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先采用数值模型得到水泥浆体的模拟微观结构,然后将其离散化为像素.根据该离散化微观结构建立具有扩散性能的格构单元组成的三维格构网络,求解固定离子浓度边界条件下通过水泥浆体的离子流量和内部离子浓度分布,并预测材料的扩散系数.在求解离子浓度分布的过程中,比较了差分法和共轭梯度法的优缺点,发现采用共轭梯度法更快捷.后用稳态氯离子扩散试验验证了该模拟方法的可靠性,并预测了水泥浆体的氯离子有效扩散系数随水胶比和养护龄期的变化关系.
采用真空灌注成型工艺制备了模拟叶片模具玻璃钢复合材料试板,利用碳化硅作为试板的导热层,研究了不同目数的碳化硅导热均匀性。结果表明,当220目碳化硅与100目碳化硅质量比为1∶1时,碳化硅导热均匀;当碳化硅/树脂混合体系的黏度为2.9Pa·s时,体系具有适宜的刮腻性,适合将其作为叶片模具热容层;将碳化硅应用于叶片模具生产中时,模具表面平均温度为63℃,温度整体分布比较均匀。
先利用Catia软件建立了风电叶片叶根模型,在网格划分工具中划分网格,采用商用有限元软件进行分析,结合有限元分析结果和载荷Markov矩阵,通过Matlab软件编写的疲劳损伤程序进行损伤分析,终得到螺栓的损伤数值。比较了螺下陶瓷垫圈存在与不存在时的螺栓应力,并分析了垫圈的存在对螺栓疲劳性能的影响。仿真结果表明采用螺下放置陶瓷垫圈的方法可使螺栓损伤显著降低,疲劳性能有效提高。
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采用MERICAN 9505-50型光固化树脂在原有埋地钢罐内表面制作玻璃纤维增强塑料双层内衬,研究了光引发剂类型、光源功率、铺层结构、温湿度等对固化性能的影响,并与常用化甲乙/钴液固化体系进行对比。结果表明:C190、C191二者均适用于此工艺,加入量为5‰,玻璃钢(FRP)光固化深度达12 mm,4 mm厚度成型仅需4 min(80 mW/cm~2);与化甲乙/钴液固化体系相比,光固化工艺固化速度提高十倍以上,固化度提高了8%,力学性能提高了20%~30%。
对高模量沥青混凝土、SBS改性沥青和70#普通沥青混凝土进行了℃条件下的单轴贯入及抗压回模量试验,并结合单轴无侧限抗压强度试验结果对黏聚力c值进行计算,结果表明:高模量沥青混凝土在各温度下均具有相对较高的抗剪强度、黏聚力和抗压回模量,尤其在高温时仍然优势明显.通过指标相关性分析,得到了由抗剪强度换算成抗压强度、黏聚力c值及抗压回模量的回归方程.
介绍了等离子的定义,简要描述了等离子处理技术的原理及其在纤维表面改性的应用,综述了近年来等离子处理技术在处理复合材料待胶接表面的研究进展,阐述了等离子处理技术在处理过程中需要考虑的几个关键因素,如功率、时间、气体种类和气压等,同时阐述了表征处理结果的方法,如平均表面粗糙度、接触角(水),以及胶接完成后的剪切强度、破坏模式。后,指出内开展等离子体处理复合材料胶接表面研究存在的问题。