ETFE薄膜材料

ETFE薄膜材料是一种新型的建筑膜材,具有透光率高、耐久性好、自洁性能优异等特点,在植物园、游泳馆、体育场等大跨度建筑中得到越来越多的应用。本文对ETFE薄膜材料性能作了简单的介绍,对材料特点作了描述,为ETFE薄膜建筑提供材料方面的基本信息。     

ETFE薄膜单向拉伸性能

对3种厚度的ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)薄膜沿MD及TD方向裁取的试样进行了单向拉伸试验,得到了相应的应力-应变拉伸曲线、抗拉强度及断裂延伸率.通过分析,给出了确定拉伸曲线上2个刚性转折点的方法,由此得到了对应于转折点的屈服应力和应变;给出了ETFE薄膜弹性模量的计算方法,并由拉伸曲线计算得到了切线弹性模量、割线弹性模量、第二和第三弹性模量;借助高精度数字照相方法,测定了ETFE薄膜的泊松比.结果表明,试验中采用的ETFE薄膜材料沿MD及TD方向的单向拉伸特性基本相同.     

ETFE薄膜低温单向拉伸性能

在20～-100℃下进行ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)薄膜单向拉伸性能试验.结果表明:当温度降低至-40℃以下时,ETFE薄膜应力-应变曲线在强化前由明显的两折线几乎变成连续的曲线.随着温度的降低,ETFE薄膜第一屈服点应力、第一屈服点应变、第二屈服点应力和抗拉强度均呈近似线性升高趋势,破断延伸率呈近似线性降低趋势,而第二屈服点应变变化幅度不大.与常温(20℃)相比,低温下ETFE薄膜的抗拉强度有较大提高,而延性则明显降低.在温度从20℃降低至-100℃过程中,ETFE薄膜割线模量变化幅度在10％以内,因此工程设计中可以忽略低温温度变化对ETFE薄膜割线模量的影响.     

拉伸速度对ETFE薄膜力学性能的影响

对厚度为250 μm的长条形ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)薄膜试样进行了6种定速(应变速率分别为10%/min,25%/min,50%/min,100%/min,200%/min,500%/ min)单向拉伸试验,得到了相应的抗拉强度、断裂延伸率、屈服应力以及弹性模量等力学参数的变化规律.结果表明:ETFE薄膜的抗拉强度随拉伸速度的增加略有增加,而断裂延伸率随拉伸速度的增加略有减小;ETFE薄膜的屈服强度随拉伸速度的增加而有所增加,但第二屈服强度增加不大;ETFE薄膜的屈服应变随拉伸速度的增加略有增加,第二屈服应变则略有减少;ETFE薄膜的切线弹性模量以及第二弹性模量随拉伸速度的增加呈下降趋势,割线弹性模量和第三弹性模量则没有明显的变化.通过分析,给出了以应变速率对数为变量的线性拟合公式,可用于计算在不同应变速率下ETFE薄膜的相关力学参数.     

ETFE薄膜双向力学性能试验研究

利用圆形气泡试验研究ETFE薄膜双向受力性能,得到了完整的真实应力-应变曲线和基本力学性能参数.结果表明:当真实应力为17~18MPa时,ETFE薄膜的真实应力-应变曲线出现第1个转折点,与单轴拉伸试验结果相同;当真实应力约为50MPa时,该曲线趋于平缓;当真实应力约为60MPa时,由于局部破损导致ETFE薄膜球冠失效;在双向拉伸下,ETFE薄膜破裂时的真实应变为30%~40%,远小于单轴拉伸试验结果.基于试验结果提出了1种四折线本构模型,并通过数值模拟验证其适用性.     

ETFE气枕与ETFE薄膜性能高温环境试验研究

根据中东阿布扎比高温、温差大的环境特点,设计了ETFE气枕性能高温环境试验系统,主要包括密封环境模拟室,776mm×776mm气枕模型,环境加热与ETFE气枕压力计算机自动控制系统,温度、位移数据采集系统.研制出试验系统,进行了40℃～80℃温度变化、6个周期18小时下气枕性能测试,然后利用气枕膜片制备试件,进行了ETFE薄膜厚度测试、ETFE薄膜和缝合节点拉伸试验.得到了相应的膜面矢高位移、试件破坏形态、应力应变曲线、极限强度和破断延伸率,对工程设计具有指导参考价值.     

“水立方”的ETFE充气膜结构技术概述

"水立方"是北京奥运会的标志性建筑之一,其外围护结构采用的ETFE充气膜是目前国际上最先进的薄膜材料。ETFE膜具有很多其他材料无法比拟的性能。ETFE充气膜结构不光在建筑外观,对整个建筑的物理性能和使用功能也做出了突出的贡献。论文介绍了ETFE薄膜材料的性能及ETFE薄膜结构,并对其在"水立方"中的应用进行分析。     

双轴拉伸下ETFE薄膜材料力学性能

对两种厚度的ETFE（乙烯四氟乙烯共聚物）薄膜进行了5组应力比的双轴拉伸试验,得到其应力应变曲线.计算了ETFE薄膜的折算应力,检验了Mises屈服准则的适用性,得到了双轴拉伸情况下的弹性模量及泊松比,并与单轴拉伸数据进行了对比分析.结果表明：ETFE薄膜双向受力时符合Mises屈服准则;双轴弹性模量及泊松比与单轴数据接近.     

膜材料在建筑结构中的发展与应用

膜结构是近十几年发展起来的一种采用新型材料的全新建筑结构形式。膜结构研究和应用的关键是材料问题。本文对PVC、PTFE、ETFE等材料的力学性能进行了介绍，简述了薄膜材料的发展以及膜材料在结构工程中的应用以及我国膜材料发展的重要性。     

ETFE膜结构熔膜体系施工技术

ETFE膜结构在现代建筑中已日益成为透明建筑结构中品质优越的应用材料,由于ETFE薄膜在初始的弹性段变形很小而屈服以后变形很大,使得单层ETFE薄膜结构制作困难且易发生松弛,故大型ETFE薄膜结构多采用气枕结构;根据这一特性,利用ETFE膜结构熔膜体系能够迅速而有效地达到工程所需消防排烟要求,且气枕熔断过程中不产生明火,对建筑工程整体损害非常之小,为此,介绍了ETFE膜结构熔膜体系的施工流程及操作要点,可供相关工程参考。