面板厚度对复合材料夹层梁整体及局部弯曲力学性能影响

考虑芯材局部压陷效应,对泡沫夹芯复合材料夹层梁整体及局部弯曲力学性能进行研究。分析了上面板厚度对夹层梁整体及局部弯曲力学性能影响规律。首先,对三种不同厚度上面板夹层梁进行三点弯曲试验,结果表明,夹层梁破坏模式为芯材压陷破坏和芯材剪切破坏;上面板厚度越大,夹层梁极限承载力越大;增大上面板厚度能有效减弱加载点位置芯材局部压陷效应。其次,基于考虑芯材竖向压缩变形的高阶剪切变形理论,对试验梁整体及局部弯曲受力机理进行分析,得到夹层梁上、下面板不同位置挠度及应变的分布规律。最后,对不同试验梁极限承载力进行理论分析,并与试验结果对比。     

计及界面损伤的纤维片材加固砼梁的弯曲破坏分析

对四点弯曲荷载作用下含微裂缝的纤维片材加固钢筋砼梁,建立一种计及梁中裂缝和纤雏片材与梁跨中界面发生损伤的分层剪滞模型,并采用复合材料力学中的细观统计破坏理论,研究了纤维片材断裂模式下的纤维应力重新分布和极限承载力,定量获得了纤维应力集中、纤维片材与砼梁之间的界面损伤区长度和极限承载力与界面剪切强度的关系.结果表明,应力集中随界面剪切强度的增加而增加;界面损伤区长度随界面剪切强度的增加而减小;极限承载力随界面剪切强度的增加是先增大后减小;适宜的界面黏结,极限承载力最高.     

复合材料薄壁箱梁的设计

在平面假定的基础上按照Timoshenko梁理论,给出了复合材料薄壁箱梁翼缘弯曲正应变和腹板剪切应变的计算公式,在计算梁挠度时考虑剪切变形带来的贡献。设计并制作了复合材料薄壁箱梁,并进行弯曲性能试验,试验结果表明:复合材料箱梁翼缘上的轴向应变沿截面宽度方向的分布是不均匀的,但梁上下翼缘的轴向正应变的平均值和腹板的剪切应变与理论分析结果较为吻合。相应结果可以用于复合材料薄壁箱梁的设计。     

钢筋混凝土深梁的特点及其分析方法设计

钢筋混凝土是一种结合了钢和混凝土两种不同力学性能材料的建筑材料,能充分发挥钢筋和混凝土的组合效应,文中分析了钢筋混凝土深梁(l0/h≤2)的特性,包括剪切机理和破坏特征。深梁的三种破坏模式,包括弯曲破坏,剪切破坏和局部压缩或锚杆破坏,将分别讨论。讨论了深梁的分析设计方法和抗剪承载力以及抗剪承载力的影响因素。     

芯材密度对复合材料夹层梁弯曲力学性能影响

研究了聚氨酯泡沫密度对复合材料夹层梁弯曲力学性能的影响。首先,对5种不同密度(48~413kg/m3)泡沫芯材复合材料夹层梁进行三点弯试验研究,结果表明,夹层梁极限承载力随芯材密度的增大而增大;当芯材密度大于等于199kg/m3时,继续增大泡沫密度,夹层梁极限承载力增加速度变慢;随着芯材密度的增加,夹层梁破坏模式由芯材压陷变为面板受压屈服破坏。其次,基于考虑芯材竖向压缩变形的高阶剪切变形理论,对不同试验梁弯曲受力机理进行弹性分析,得到夹层梁上、下面板挠度变化及应变分布规律,并与试验结果对比,验证了理论分析方法的正确性。最后,对试验过程中夹层梁典型的破坏模式进行极限承载力分析,提出其极限承载力计算公式,并与试验结果对比,结果吻合良好。     

界面破坏对割口单向叠层板的应力集中及强度的影响

基于剪滞理论,建立一种计及界面损伤的分层剪滞模型,分析了含割口的单向叠层板在拉伸荷载作用下的应力重新分布问题,据此可求得界面损伤区长度和割口前缘完整纤维的应力集中因子.在此基础上,采用细观统计破坏理论,研究了割口单向叠层板的拉伸破坏机理和强度,定量获得了残余拉伸强度与界面剪切强度的关系,所得结果与现有实验吻合较好.结果表明,应力集中和强度与割口长度及界面剪切强度有关;适宜的界面黏结,具有较高的残余拉伸强度.     

箱型简支梁在荷载作用下剪力滞效应研究

近些年,箱型梁在大跨度桥梁建设中得到了广泛的应用。箱型梁的结构决定了其在承受荷载时必然存在着剪力滞效应,这使得箱型梁有出现局部开裂的可能,为进一步明确剪力滞效应对简支箱梁的影响,本文针对箱型梁存在的剪力滞效应,以箱型梁单箱单室的截面形式制作有机玻璃模型,进行荷载实验,探究了不同荷载工况下梁剪力滞效应的变化规律,为实际工程中简支箱梁的设计提供参考。     

夹层复合材料的弯曲理论分析与计算方法研究

对夹层梁弯曲理论进行了深入研究,并用解析的方法计算了夹层梁的弯曲应力和挠度。在高阶夹层梁理论假设的基础上,假设夹芯只存在剪切变形,根据经典的梁弯曲理论,通过对夹层梁微元的受力分析,确定各层、层间的内力分布和各层间的变形协调关系,从而求出夹层梁各层的正应力、层间剪应力和弯曲挠度的解析表达式。最后,用三维有限元计算结果验证了解析算法结果的准确性。研究结果表明,此方法计算公式简单且精度较高。     

基于数字图像相关方法的复合材料层间剪切性能研究

层间剪切强度是评价复合材料层合板层间力学性能的一项重要指标。首先,按照ASTM D 2344开展了复合材料层合板短梁剪切试验,研究了CCF300/5228复合材料层合板层间剪切性能。其次,基于数字图像相关方法得到了不同载荷作用下层间全场位移和应变分布。最后,利用ABAQUS建立了复合材料层合板有限元模型,分析了复合材料层合板层间位移及应变分布,并与数字图像相关计算结果进行了对比。研究表明,数字图像相关方法试验结果与有限元分析结果具有较好的一致性。数字图像相关方法能够实时监测层合板层间应变分布,进而预测层间剪切破坏位置,为复合材料层间剪切性能研究提供有效的全场应变监测手段。     

基于MCFT的钢筋混凝土梁受剪理论模型研究

基于MCFT理论,用数学关系表述了MCFT在钢筋混凝土梁中的受剪理论模型,并对理论计算公式进行了简化.最后用试验数据与简化MCFT受剪理论模型结果进行了对比分析,试验结果与计算结果能较好地吻合.表明简化后的受剪理论模型是合理的,从而为钢筋混凝土梁的受剪承载力计算提供另外一种简捷的方法.     

计入横向剪切时层合梁的弯曲弹性解

本文根据一阶横向剪切变形理论，导出了对称层合梁的挠曲线微分方程，求解了层合染在简单载荷作用下的挠度曲线和应力，横向剪切对挠度和应力的影响依赖于层合梁的材料常数，约束类型，载荷种类和跨高比，计算结果表明，横向剪切对层合梁挠度影响颇为显著，且当层合梁跨高比大于18时，可忽略横向剪切效应。     

剪力对梁变形影响的分析

本文用材料力学的分析方法,导出了一个计入剪力时梁的挠曲线的微分方程式。为了估计剪力对梁变形的影响,在集中力作用下梁内剪力用一个单值连续的反三角函数表示。由能量法确定了截面因子数值之后,定量地给出计入剪力时梁变形的分析结果。其结果和弹性力学的结来是一致的。     

剪切对泡沫夹层结构梁弯曲性能的影响

本文以受剪后横截面仍为一平面但与轴线不再垂直为基本假设,采用能量法建立了一种对泡沫夹层结构梁的弯曲性能进行分析的方法。通过对比试验数据以及有限元的计算结果,得到用该方法可较为准确地预测泡沫夹层结构梁的挠度。通过分析,得到了剪切对泡沫夹层结构梁挠度的影响程度随着梁的跨高比的增大而减小,同时讨论了梁横截面正应变及正应力的分布情况。     

玄武岩纤维筋全再生混凝土无腹筋梁受剪性能试验研究

通过4根玄武岩纤维筋与4根钢筋再生混凝土无腹筋梁的受剪试验,研究采用100%粗骨料取代率的再生混凝土梁的裂缝开展、破坏等情况;分析不同纵筋类型下,剪跨比、纵向配筋率和混凝土抗压强度对梁开裂荷载、极限承载力和跨中挠度变化的影响。比较中国规范(GB 50608—2010)、美国规范(ACI 440.1R-06)、加拿大规范(CSA.S 806-12)中规定的计算方法对玄武岩纤维筋再生混凝土梁受剪承载力的适用性。研究结果表明:钢筋再生混凝土梁的受力性能类似于传统的钢筋混凝土梁,而玄武岩纤维筋再生混凝土梁在荷载作用下,裂缝扩展较快且宽度更大;中国规范(GB 50608—2010)对试验梁抗剪承载力的计算值过于保守,美国规范(ACI 440.1R-06)最为接近,加拿大规范(CSA.S 806-12)次之。     

Development of fibrillar morphology in immiscible PP/PS blends under shear flow

The formation dynamics of fibrillar morphology in dilute immiscible polypropylene (PP)/polystyrene blends under simple shear flow is investigated using optical‐shear technique. Two strategies in generating fibrillar droplets under shear flow, namely temperature quench and shear jump, are studied. It is found that the shear‐induced deformation of PP droplets is closely related to the total shear strain and changes of rheological properties of components during the temperature quench or shear‐jump process. The shape evolution of fibrillar droplets under shear flow displays large deviation to the prediction of affine deformation theory based on Newtonian fluids and that of three deformation models, which consider the viscoelastic properties of components. The possible effect of droplet coalescence, breakup, and interfacial slip on the deviation between the experimental data and the prediction values for droplet deformation are discussed. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011     

Application of one-dimensional mechanical formulations to model the sagging behavior of a polymer sheet

The deformation of a heated plastic sheet clamped on two opposite sides subject to sagging under its own weight was examined experimentally and then modeled using two separate one-dimensional approaches based upon cable (membrane) and beam formulations. The cable formulation neglects both bending and shear deformation, but includes a generalized Maxwell viscoelastic constitutive model to capture the time-dependent nature of sheet sag. The resulting equations are integrated using a Runge-Kutta technique and solved via a shooting method. The beam formulation is based upon the Timoshenko theory and thus includes shear deformation along with the flexural contributions. A finite element method is developed from application of the principle of virtual work for the beam written in curvilinear coordinates in order to include the effects of finite deformation. A generalized Maxwell model is again employed to account for the time-dependent material response. In both formulations, the method of reduced variables is used to describe the variation of material response with temperature. The effect of temperature and thermal relaxation is included. The particular case of a styrenic material is discussed in detail.     

正交层合板压缩条件下平均层间剪应力计算

根据正交层合板在压缩载荷作用下的泊松效应和变形协调原理,分析了平均层间剪应力的产生机制,并建立了平均层间剪应力的解析模型。算例分析表明纵横铺层比k=1时,层间剪应力最大,k值大于3时可有效降低层间剪应力;层间剪应力与平均压应力和受压截面宽厚比成正比关系,需要根据实际情况选取合适的k值和厚宽比以有效降低平均层间剪应力。     

层合板复合材料的层间剪切强度评价方法及其改进研究

针对国际上目前主要使用的双切口拉伸/压缩式层间剪切试验方法存在的问题,吸收了拉伸与压缩式试验方法各自的优点,对试验夹具及试验片形状与尺寸进行了改进设计,提出了双切口开孔拉伸式新的层间剪切强度测试、评价方法.以玻璃纤维平纹织物/环氧树脂复合材料层合板为试验材料对改进后的试验方法进行了实验及有限元分析.实验发现,表观层间剪切强度随槽间距的减小而有增大的趋势.通过有限元分析,对实验结果进行了解释,并确立了可获得真实层间剪切强度的最佳试验片尺寸.