复合材料层板的修补——Ⅰ:试验结果

进行试验的目的是评价修补受损纤维增强层合复合材料技术的效率。用修补层板的拉伸强度评定其效率。试验时测定用或斜接、均匀搭接或阶形搭接方法修补层板的破坏荷载。所得数据随下列变化的参数而不同:受损层板的材料类型、修补材料的类型、用斜接修补时的斜接角度和外置层片数目、用均匀搭接和阶形搭接修补时修补层片的长度和数目、修补前、后层板的含水量、试验温度、加工修补表面用砂磨工具的粗糙度以及固化补钉时所加的温度。上述参数在广泛范围内变化形成系统数据组,这些数据阐明了每个参数对修补效率的影响。     

复合材料层板的修补——Ⅱ：模型Sung—Hoon Ahn＆George S.Springer

为计算斜接和均匀搭接方法修补的复合材料层板的破坏荷载而设计了模型。这些模型计及在层板和修补层片中每层的各向异性以及胶粘剂或层板和修补贴片间树脂隔层的非弹性特性。在这些模型基础上，编写了2个电子计算机编码用于计算破坏荷载值。第1个编码是为计算用均匀搭接方法修补的层板的破坏荷载，第2个供计算用斜接技术修补层板的破坏荷载。由这些模型（和相应的电算编码）计算的破坏荷载与试验数据作了比较，发现在模型和试验的结果之间有很好吻合。     

复合材料胶接修补界面损伤演化声发射监测

利用声发射技术实时监测四点弯曲载荷作用下含纤维断裂玻璃纤维增强复合材料胶接修补后试件的损伤演化过程,结合声发射信号统计分析方法,研究贴补片尺寸对修复效果的影响。结果表明,弯曲载荷作用下,两类贴补修补试件破坏模式均以贴补界面开裂为主,随着胶接修补贴补面积的增加,试件失效载荷呈增大趋势。贴补修补片长度为90mm时,其破坏载荷约为未修补试件破坏载荷的2倍。修补试件损伤破坏过程与对应声发射特征表现出良好的相关性,声发射信号统计性描述方法能够有效用于评估胶接修补复合材料试件的微损伤演化行为。     

循环加载下复合材料胶接面变形与破坏实验研究

复合材料胶接结构损伤变形和演化行为的实时表征对其服役的安全性和可靠性评估具有重要的意义。结合数字图像相关(Digital Image Correlation,简称"DIC")和声发射(Acoustic Emission,简称"AE")技术,研究循环拉伸加载条件下复合材料单搭接界面的损伤变形与破坏行为。依据单向拉伸失效载荷均值,取准静态破坏载荷的70%和80%分别进行循环拉伸加载实验。通过不同阶段复合材料胶接界面的损伤变形场、应变场信息及演化过程中获取的AE信号,分析循环加载下复合材料单搭接界面损伤破坏的力学机制与实时变形和AE特征信号的对应关系。结果表明,复合材料单搭接试件损伤破坏的实时微位移场特征和AE相对能量、撞击累积数及幅度谱等反映了胶接界面微裂纹的萌生及扩展行为。随应力水平的升高,复合材料单搭接试件破坏前的循环次数呈递减趋势。     

P2352W-19预浸料与可剥布匹配性研究

为了进一步了解P2352W-19预浸料匹配可剥布对胶接质量的影响,使用干态和湿态聚酯可剥布处理待胶接表面,并通过Ⅰ型双悬臂梁断裂韧性试验和双搭接剪切试验来考察可剥布处理后试验件的胶接表面力学性能表现,将试验结果结合试验件破坏模式进行分析。研究了层板材料匹配两种高温胶膜的共胶接及二次胶接质量,确定了P2352W-19预浸料最佳匹配可剥布。     

非标准混凝土楔入劈拉试件高宽比影响分析

为研究高宽比等尺寸参数对非标准混凝土楔入劈拉试件断裂性能的影响,设计8组不同高宽比非标准试件进行试验。采用改进的试验装置,简化试件受力。在参考最大拉应力理论的基础上结合试验,计算试件破坏时的断裂参数。结果表明:试件高宽比≤1时,为典型劈拉破坏,起裂荷载P_(ini)与失稳荷载P_(un)受试件尺寸影响明显,随试件高宽比的增大而增大;高宽比为1.17与1.33时,有一定弯剪破坏趋势;高宽比≥1.67时,可认为是弯剪破坏,P_(ini)受尺寸影响不明显,P_(un)随试件高宽比的增大而减小,破坏接近符合材料破坏特性的最大拉应力破坏;弯剪破坏时高宽比临界区间为[1.17,1.33]。     

复合材料胶接单搭接连接强度与失效模式研究

以Tserpes失效准则及其材料性能退化准则为基础,利用ANSYS建立几何模型进行有限元分析,针对模型进行相应的试验验证,以探究各参数对复合材料胶接单搭接连接强度的影响,并得到不同参数下的胶接失效模式。结果表明:复合材料与复合材料单搭接的强度高于钛合金与复合材料单搭接的强度;随着胶接长度、胶接宽度的增大,胶接接头的连接强度呈现先增大后减小的趋势;同时发现,在静拉伸过程中,钛合金与复合材料单搭接的失效模式主要为胶层的粘附破坏,复合材料与复合材料单搭接的失效模式主要为混合破坏,表现为复合材料紧邻胶层的第一层和第二层发生铺层基体开裂与分层破坏,同时胶层发生部分粘附破坏。     

三维编织复合材料胶接接头力学性能试验研究

为了比较三维编织复合材料阶梯型和嵌套式搭接接头的胶接修复效果,对搭接长度相同的两种接头进行了拉伸和弯曲力学性能研究。通过实验得到两种接头及完好试件的载荷-位移曲线,对比了修补后的试件强度与完好试件的强度,得到了接头试件的修复效率,并分析和总结了拉伸与弯曲试验试件的损伤过程及损伤形貌。实验结果显示:阶梯型胶接接头拉伸载荷作用下的修复率为37.75%,弯曲载荷作用下的修复率为66.25%;嵌套式胶接接头拉伸载荷作用下的修复率为18.97%,弯曲载荷作用下的修复率为21.44%。对比试验结果得出阶梯型胶接接头力学性能较好。     

CFRP层板的疲劳损伤研究方法

介绍了CFRP层板疲劳损伤研究方面的主要模型。剩余强度来度量疲劳损伤破坏准则清楚明了，但实验工作量大、费用高，并且一个试件只能得到一个数据；剩余刚度可在疲劳试验过程中连续测量而不影响材料的性能，但破坏准则较难确定，弹性模量对损伤不很敏感；用电阻的变化来反映碳纤维层板结构的疲劳损伤操作简单易行，具有较高的工程实用价值。     

钛合金‑芳纶纤维复合材料单搭接胶接接头渐进破坏分析

采用芳纶纤维复合材料与钛合金制备单搭接胶接连接实验件。利用万能实验机、DIC、应变采集系统等手段,对胶接接头的极限载荷、应变场、应变分布和破坏模式进行表征,分析了拉伸载荷下胶接接头的应变分布规律和复合材料层合板刚度折减规律,探究了异质材料单搭接胶接接头的破坏过程。结果表明,胶接接头破坏模式为搭接接头两端胶层界面破坏,中间部位复合材料层间破坏。接头破坏过程为渐进破坏,受载时复合材料端头产生较大的剪切应变,裂纹在此处萌生,并不断向钛合金端头扩展,扩展部位复合材料层合板刚度不断折减,直到搭接面积过小胶层突然发生界面破坏。     

搭接长度对钛合金-芳纶纤维复合材料单搭接接头胶接性能的影响

采用钛合金与芳纶纤维复合材料制备不同搭接长度的单搭接接头。利用数字图像相关技术（DIC）、万能试验机等表征方法,对接头拉伸应变与极限载荷进行表征,研究了搭接长度对异质材料单搭接接头胶接性能与破坏模式的变化规律。结果表明,随着搭接长度的增加,单搭接接头极限载荷提升,胶接强度降低,高搭接长度接头出现渐进损伤;偏心弯矩引起的接头偏移减少,搭接部位纵向应变区域面积占比降低;芳纶纤维复合材料层间破坏模式增多,钛合金?胶层界面破坏模式减少,剥离复合材料层数增加。     

端钩型钢纤维UHPC抗压强度的试验研究

本文对5组超高性能混凝土(UHPC)立方体试件进行了轴心受压试验,观察不同纤维掺量及不同尺寸UHPC试件的破坏过程及破坏形态,研究了端钩型钢纤维及不同尺寸对UHPC受压性能的影响,比较各纤维体积掺量立方体试块的荷载-位移曲线,给出了纤维约束系数,分析了其对UHPC立方体抗压强度及压缩耗能的影响,建立了UHPC立方体抗压强度的预测模型。结果表明:与未掺纤维UHPC试件相比,掺入端钩型钢纤维的试件,在载荷达到极限荷载的40%左右时,试件开始发生损伤,在载荷接近极限荷载时,试件内部发生持续的快速断裂声响;掺入端钩型钢纤维的UHPC试件最终破坏呈多条斜向裂缝,且最终破坏时试件仍能保持完整形态,呈现“裂而不碎”的状态;随着端钩型钢纤维体积掺量的增加,试件的受压峰值荷载增加,且伴随着试件的变形增大;与未掺纤维UHPC试件相比,随着纤维掺量的增大,尺寸效应对UHPC的受压性能的影响逐渐减小。基于纤维约束指数,建立了UHPC立方体抗压强度的预测模型,预测结果与试验结果吻合度较高。     

CFRP加固组合梁承载力性能实验研究

对碳纤维复合增强材料(CFRP)条带加固的混凝土-钢组合梁抗弯性能进行实验研究。在考虑CFRP条带加固长度和宽度两个变量的基础上,采用四点加载的方式,研究加固和未加固组合梁在加载过程中的承载力性能。通过分析试件的荷载-位移曲线和其破坏模态,揭示在加固前后混凝土试件的初裂荷载和极限承载力的变化规律,并分析组合梁各类破坏模态的产生机理。实验研究结果表明:采用CFRP条带加固的组合梁承载能力会提高,当CFRP加固长度为试件总长的60%时,承载力的提高效率最高。同时提出一桁架模型,用以分析加固前后组合梁中混凝土板、钢梁腹板以及FRP条带的内力,为该类加固梁的极限荷载预测提供了依据。     

不同配置的UHPC粘接加固钢纤维复合混凝土板性能测试研究

以研究用超高性能混凝土（UHPC）加固的复合钢筋混凝土（RC）板的性能，对9个矩形试件进行了试验。试样为2个系列，具有不同的UHPC强化配置，第1个是修复系列，测试UHPC作为修补老化混凝土结构的修补材料；第2个是UHPC覆盖系列，用于加固钢筋混凝土构件的拱腹。结果表明，与未进行UHPC加固的钢筋混凝土板相比，使用修复系列，UHPC减少了斜裂缝，并产生了更多的弯曲裂缝。UHPC在开裂后范围内表现出优异的能量吸收和广泛的挠曲硬化和延展性。在UHPC覆盖层系列中，每个板都显示出对角剪切裂缝和脱粘模式。UHPC覆盖层延缓了剪切裂缝的发展，随着覆盖层厚度的增加，极限荷载增加；但UHPC发生断裂失效的趋势也增加。     

聚氨酯涂层加固混凝土梁的力学性能研究

通过对混凝土试件进行试验研究,在应变率为0.000 3 s^-1和0.065 s^-1的加载条件下进行三点弯曲试验,模拟静态荷载和冲击荷载,评估聚氨酯(PU)涂层在静态荷载和冲击荷载作用下增强混凝土试件力学响应的有效性。结果表明,PU涂层(在混凝土试件的正面或反面)的应用对提高混凝土结构的延性具有积极作用,最大应变和累积应变能随着PU涂层厚度的增加近似线性增加,反面涂覆的方法在静态荷载作用下对混凝土结构的加固效率更高,采用正面涂覆的方法可增强混凝土结构的抗冲击性,通过增加涂层厚度能有效提高加固能力。PU涂层在试件的最终破坏过程中不会脱胶,这意味着材料具有良好的附着力,能有效减弱试件的破碎效应。     

结构用复合材料的回顾与前瞻——拉挤复合材料在桥梁上的应用

<正> 4.1.2 Aberfeldy复合材料斜拉桥(步行桥) 在文献[3]中提到,在英国Surrey大学对格式箱形梁作的试验,其目的是验证复合材料公路桥的结构设计和长期性能。这些梁全部用ACCS体系制造,完全胶接,未用机械紧固件。这些梁在全部设计荷载下8个多月的运行良好,其后对其中之一将试验荷载加到破坏为止。同时,对层板及胶接还做了加速老化试验。这项试验规划部分地由英国交通部资助,是包括Maunsell Structural Plastics公司、Vetrotex(英国)公司、Ciba Geigy Plastics、DSM Resin及CU Bridges的一个欧洲工业大协作。这个试验规划使Maunsell公司明确一点,即它们有把握     

石膏对碳硫硅钙石型硫酸盐破坏的影响

通过将内掺不同种类和不同质量分数二水石膏的水泥-石灰石粉净浆和胶砂试件在(5±1)℃的低温条件下长期浸泡,并定期观测试件外观形貌与抗压强度变化,同时对净浆试件取样进行X射线衍射和Fourier红外光谱分析,研究了石膏掺量对水泥基材料碳硫硅钙石(TSA)型硫酸盐破坏的影响及破坏机理。结果表明:当净浆试件中石膏掺量≥10%时发生了TSA型硫酸盐破坏,而石膏掺量为7.0%和3.5%的净浆试件均未发生破坏;水泥基材料中的石膏是否会引起TSA型硫酸盐破坏与水泥基材料中所用水泥的铝酸三钙含量有关。     

MMA基混凝土修补材料的制备与性能

混凝土开裂是混凝土破坏最普遍的形式,如不及时对裂缝修补,将造成混凝土由表及里的破坏,严重影响混凝土的耐久性。因此,采用性能优良的修补材料进行修补,对提高混凝土工程的安全性和延长其使用寿命具有重要意义。甲基丙烯酸甲脂(MMA)基混凝土修补材料是由MMA和引发剂、增塑剂等合成的高分子聚合物,它具有粘度小、凝固体强度高、与混凝土粘结牢固等性能。通过对MMA基混凝土修补材料的合成,详细探讨了引发剂和增塑剂对材料粘度以及材料力学性能的影响。结果表明:引发剂浓度过大或过小,都会使材料的粘度变小,引发剂的适宜质量分数是0.6%～0.7%,增塑剂浓度的增加使粘度增大,修补材料的力学性能达到了修补混凝土的要求,变形性能良好,可以承受一定的荷载变形。     

含损伤复合材料加筋板强度分析及修补研究

对含损伤复合材料加筋板进行了强度分析及修补研究。建立了复合材料层合加筋壁板的有限元分析模型,该模型采用界面单元以有效模拟筋条和壁板之间的连接界面及层板分层界面,连接界面和复合材料层板分别采用Quads和Hashin失效准则作为失效判据,引入材料刚度退化模型,采用非线性有限元方法,研究了复合材料加筋壁板在压缩载荷下的破坏过程。建立了筋条脱粘面积、层板分层面积与结构承载能力之间的关系,对不同损伤加筋板进行了修补研究,研究结果可为合理制定复合材料构件缺陷验收标准和结构修理容限提供分析依据。     

CRH3高速动车组空调通风口胶接结构设计

通过理论分析和计算确定了动车组空调通风口部件与铝合金车体胶接用胶粘剂的强度指标。介绍了胶粘剂的选择及胶接结构的设计原则,考查了搭接长度、搭接宽度、胶层厚度和被粘接材料厚度等对胶接件粘接强度的影响。结果表明:车体与空调通风口部件的胶接接头选择受剪切应力作用的搭接接头较适宜,并且搭接接头的承载能力随搭接长度或宽度增加呈先快速上升后趋于稳定态势;当搭接长度为10 mm、胶层厚度为6 mm、铝合金板厚度为5 mm且常温湿固化型单组分PU(聚氨酯)胶粘剂的剪切强度超过0.23 MPa时,搭接接头的承载能力相对最大。