钢板屈服对CFRP-钢界面粘接性能影响的试验研究

为研究钢板屈服对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)-钢粘接界面的性能影响,开展了一系列CFRP-钢双搭接粘接节点拉伸试验和有限元模拟。以钢板厚度和CFRP粘接长度为变量,通过拉伸试验得到了钢板屈服条件下的节点拉伸荷载-位移曲线、有效粘接长度和失效模式。试验结果表明,15 mm厚钢板的粘接节点在破坏之前表现为弹性状态,而8 mm厚钢板的粘接节点在破坏前钢板已经屈服并进入塑性状态。钢板屈服使得节点的荷载-位移曲线由线性变为非线性,且钢板屈服时节点的失效位移增加;随着钢板屈服,节点的失效模式由CFRP层离破坏变为CFRP层离和钢板-胶层界面脱粘混合模式,且随着钢板屈服程度的增大,钢板-胶层脱粘面积也在增大。根据本文所采用的节点试件及所选取的材料属性,当8 mm厚钢板节点在出现钢板屈服后,其最大失效位移约为15 mm厚钢板节点的4.2倍,但其承载力仅为15 mm厚钢板节点的69.92%。即节点由于钢板屈服所获得的延性是以节点承载力降低为代价的。从有限元结果可以发现,当钢板屈服程度增加,节点失效位置将会从接头处转移至粘接接头远端,有效粘接长度也随之减小。     

GFRP板-木螺栓连接节点群组效应的受拉试验研究

木结构中多采用钢板-木螺栓连接节点,由于木材本身含水率及环境影响,会导致钢板发生腐蚀,从而给结构带来耐久性问题.文章提出采用拉挤成型玻璃纤维增强复合材料(GFRP)板替代钢板作为木结构的连接板,以提高结构耐久性,并且研究了GFRP板-木螺栓连接节点的群组效应.文章通过GFRP板-木螺栓连接节点拉伸试验,研究螺栓直径、螺...     

3D打印石膏试件的尺寸效应研究

尺寸效应是土木工程领域研究的重要课题.随着3D打印技术的广泛应用,了解3D打印试件的尺寸效应十分重要.本文通过五种尺寸的3D打印石膏立方体试件的单轴抗压试验研究3D打印石膏试件的尺寸效应,结果显示,3D打印石膏试件抗压强度随尺寸增大而降低,不同尺寸试件具有相似的破坏模式,但由于粘结点个数和位置具有一定的随机性,导致小尺...     

土木工程应用中碳纤维/环氧树脂界面在环境影响下退化的分子模拟研究进展

在土木工程领域,碳纤维增强复合材料 (CFRP) 由于有着优异的力学性能而被越来越多地用在建筑结构中。碳纤维与环氧树脂之间粘结界面的性能对于 CFRP 内部应力的有效传递极为关键,并很大程度上决定了复合材料的长期耐久性能。然而,纤维/树脂粘结界面易受到湿热、盐雾及海水等恶劣环境的侵蚀,导致界面脱粘及最终的复材破坏。为了确保复材的长期耐久性能,需要全面认识界面在环境侵蚀下的退化行为。分子动力学模拟可以“自底向上”地描述界面在环境侵蚀下的行为,有利于探究界面的退化和失效机制。本文综述了不同环境因素影响下碳纤维/环氧树脂界面退化的分子模拟研究进展,包括界面模型的建立,界面在潮湿、盐雾等环境中结构、性能的退化及其背后的机制。最后,提出了未来界面退化的研究方向,例如纤维/树脂粘结界面模型的进一步完善。