建筑膜材的材性试验研究

为深入了解膜材的力学性能，本采用单轴拉伸试验对PVDF1002T和PVDF1202T两种膜材进行了弹性常数测定，并将PVDF1202T的拉张刚度单轴拉伸测试结果与所搜集到的国外双轴拉伸测试结果进行了比较，证明采用单轴拉伸试验进行膜材弹性常数测定是可行的，本还对PVDF1002T进行了9小时的徐变试验测定并对测试结果进行了分析，证明了徐变对膜结构裁剪分析的重要影响。     

PVDF/PES建筑织物膜力学性能单双轴拉伸试验

采用合理的膜材试验测试与分析方法,得到准确的膜材力学参数和行为规律,这是膜结构设计分析的重要基础.本文对全新高强PVDF/PES膜材进行系列试验研究,先完成单轴拉伸破断试验,然后单向循环拉伸试验,最后采用自主研发的多功能薄膜双轴拉伸试验机进行多比例加载下的日本标准双轴拉伸试验与德国标准双轴拉伸试验.研究了双轴拉伸试验数据分析方法及其对试验结果参数的影响,计算膜材工程常数并确定3D应力-应变响应面.结果表明不同加载谱计算的膜材工程常数有较大差异,针对具体工程应采用不同加载试验确定膜材参数,或取最大最小区间.本文研究对膜结构设计具有参考价值.     

P/G类建筑织物膜材双轴剪切试验及力学特性分析

为测试建筑织物膜材的力学特性,对4种建筑织物膜材进行了双轴剪切试验,得到其剪应力-剪应变曲线、残余剪应变、滞回环面积和剪切模量.分析结果表明:每个应力阶段的第1次循环G类膜材均会产生明显的塑性剪切变形,P类膜材以弹性变形为主;随着循环次数的增加,建筑织物膜材的剪应力-剪应变曲线的加载上升段线性特征增强,加载段斜率逐渐增大;剪应力由正变负后,建筑织物膜材的残余剪应变、滞回环面积和加载段斜率有所差异;考虑加载全周期计算得到的剪切模量比仅考虑各应力阶段的最后1个周期计算得到的剪切模量小;4种建筑织物膜材剪切模量为FGT 800FGT 600F 1202F 1002.     

建筑涂层织物膜材剪切模量的双轴剪切测试方法

为确定更符合工程需求的建筑涂层织物膜材剪切弹性模量,基于双轴拉伸试验,采用45°偏轴十字型试件,定义名义剪切应力和工程剪切应变,提出了单调剪切加载下,基于剪切线性应变能误差的等效剪切屈服应力确定方法.在此基础上,提出了材料剪切模量低周循环双轴剪切测试方法,采用了等幅周期加载制度,以等效剪切屈服应力作为循环荷载的幅值,对剪应力正负加载上升段曲线线性拟合得到剪切模量.对玻璃纤维织物PTFE涂层膜材试件进行了试验,所得的剪切应力应变滞回曲线规则,线性度高,相比既有方法更符合工程实际.该方法可应用于G类膜材或其他织物增强类膜材.     

飞艇囊体膜材弹性常数双向拉伸测试与分析方法

飞艇囊体膜材弹性常数是飞艇结构设计、结构分析的基础.根据正交异性平面应力模型假设,推导了膜材4参数列式,经纬向模量与泊松比.介绍了膜材双向拉伸试验方法、试件设计与加载.以单向反复试验确定膜材经纬向张拉刚度比值,由双向拉伸试验最小二乘法拟合应力应变曲线得耦合弹性模量值,考虑测量数据误差模型,推导出膜材双向拉伸试验解耦弹性常数计算值列式.最后分析得到了系列飞艇囊体膜材弹性常数.本文对飞艇结构设计与研究具有参考价值,试验与分析方法可用于建筑膜材弹性常数测试与计算.     

建筑膜材力学性能与焊接缝合性能试验研究

对一系列常用建筑膜材进行了试验研究,主要包括:ETFE、PTFE膜材单向拉伸试验,得到了相应的破坏形态、应力-应变曲线、极限强度和破断延伸率;ETFE、PTFE膜材反复加载试验,得到其在反复荷载下的应力-应变曲线、弹性刚度(弹性模量);PVC/PES背贴焊接缝合试验,得到了应力-应变曲线、背贴条宽度、焊接缝合强度系数;PTFE膜材搭接缝合性能试验,得到应力-应变曲线、搭接宽度、焊缝效率系数.本文成果对膜结构设计具有重要参考价值.     

PTFE建筑膜材寒冷地区耐候性自然暴露试验研究

以聚四氟乙烯(PTFE)建筑膜材为研究对象,在哈尔滨地区开展了自然环境下的长期暴露试验研究,分别对自然暴露1,2,4,7a的PTFE建筑膜材试样进行了拉伸强度、断裂延伸率以及撕裂强度测试,拟合出PTFE膜材拉伸强度和撕裂强度随时间的变化曲线,为探究PTFE膜材在寒冷地区的经年耐候性能提供了数据资料.     

建筑膜材的力学性能试验研究

目前国内外应用的建筑膜材主要包括涂层织物类膜材和热塑化合物类膜材两大类.常用的涂层织物类膜材有PTFE膜材和PVC膜材.以涂层织物类膜材为主要研究对象,通过单轴拉伸试验和反复拉伸试验,重点研究分析了建筑膜材非线性、非弹性、各向异性以及粘弹性等四大基本力学特性.试验结果证实,膜材料是一种具有很显著的非线性、非弹性、各向异性和粘弹性的建筑材料,因此工程设计时需要充分考虑这些特性.     

织物膜材拉剪耦合力学行为试验与模拟

为了探究织物膜材在预应力作用下的剪切力学行为,提出了图框剪切试验设计方法和测试方案,研制了图框机构.对织物膜材进行图框试验,研究织物膜材在双轴拉应力与剪应力耦合作用下的力学行为.给出了织物膜材的剪应力-剪切角曲线与图框试件变形过程.针对十字形试件的图框试验,探究了膜材拉剪耦合应力分布规律,建立考虑切缝及过渡区影响的数值模型,实现了图框试验的全过程模拟.     

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.     

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.     

不同厚度玻璃钢拉伸性能研究

测试了不同层数玻纤布制成的玻璃钢拉伸强度和弹性模量．结果发现：布层数对玻璃钢拉伸性能有一定的影响,特别是当布层数少于５层时,影响很明显．因此,在进行薄壁玻璃钢产品（包括蜂窝芯子、波纹芯子等）设计时,必须计及布层数对其性能所产生的影响．     

ETFE薄膜单轴循环拉伸力学性能

对6组250μm厚乙烯-四氟乙烯(ethylene-tetrafluoroethylene,ETFE)薄膜进行了不同应力幅值单轴循环拉伸试验.利用自编MATLAB程序分析了试验所得应力-应变曲线,得到了循环弹性模量、屈服应力、棘轮应变以及滞回环面积等力学性能参数;分别建立了循环弹性模量、棘轮应变和滞回环面积与循环次数的关系式.试验和分析结果表明:随着循环次数的增加,循环弹性模量、棘轮应变和滞回环面积的变化率逐渐减小,分别近似稳定于13,14,14次循环.     

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.     

模拟酸雨环境下混凝土抗拉性能试验研究

为揭示酸雨环境下混凝土抗拉性能的变化规律,在实验室配置了pH1.0硝酸硫酸混合溶液来模拟酸雨环境,采用完全浸泡的加速腐蚀试验方法对40个哑铃形混凝土试件进行不同程度的腐蚀,完成了受侵蚀不同程度的混凝土单轴拉伸试验.结果表明:在腐蚀初期,混凝土的抗拉强度、弹性模量和峰值应变逐渐递增;随腐蚀时间的延长,抗拉强度和弹性模量逐渐降低,但峰值应变仍继续增长;在相同环境下,混凝土抗压强度对腐蚀环境的敏感性较抗拉强度的敏感性大.基于试验结果,提出了酸雨环境下混凝土单轴抗拉应力-应变曲线上升段统一数学表达式.     

高性能混凝土早龄期抗拉性能试验研究

采用自行设计的试验装置,对高性能混凝土早龄期抗拉性能进行了试验研究.结果发现:高性能混凝土在硬化过程中的极限拉应变极高,并随龄期的增加迅速递减,大致在12 h达到最小值,然后又缓慢回升并渐趋稳定;1 d后的极限拉应变大体上呈现为水灰比越低,其值越高的趋势;高性能混凝土早期抗拉强度和弹性模量发展迅速,同龄期的轴心抗拉强度约为劈裂抗拉强度的0.96倍.     

弯曲试验确定岩石单轴抗拉强度的新方法

岩石的单轴抗拉强度是岩石的一个重要力学参数。四点弯曲试验法是获取岩石单轴抗拉强度的一种间接方法,但四点弯曲试验的传统公式计算出来的单轴抗拉强度往往比实际的单轴抗拉强度大得多,有时甚至是直接拉伸试验抗拉强度的2~3倍。因此,需要对传统公式进行改进,得出新的抗拉强度计算公式,并在四点弯曲试验中获得与实际比较符合的单轴抗拉强度。在岩石拉压模量不同的基础上,考虑岩石破坏前的塑性变形行为,通过弹塑性力学的方法精确地推导出四点式弯曲试验的单轴抗拉强度计算公式,并分析了新的抗拉强度计算公式的结果,获得与实际情形比较符合的岩石单轴抗拉强度。     

冻融循环作用下混凝土的受拉性能研究

采用不同强度等级的混凝土试件,通过快速冻融试验方法,对经过冻融损伤的混凝土单轴受拉性能和劈拉性能进行了试验研究,分析了冻融次数、混凝土强度等级对混凝土受拉性能的影响,建立了冻融后混凝土受拉峰值应力与劈拉强度的关系.结果表明,随着冻融循环次数的增加,混凝土的受拉力学性能和变形性能均呈明显的下降趋势;随着混凝土强度等级提高,各性能指标随冻融循环次数的增加,下降趋于缓慢.