旋转机针缝合的碳纤维复合材料力学性能研究

针对缝合机针在缝合预制体时难以刺入或断针现象,本文模仿电钻打孔机原理,制备一种机头可旋转的缝纫设备,探究机头旋转和非旋转状态下,机针对不同厚度碳纤维缝合复合材料的力学性能影响。结果表明:旋转式机针在缝合25层8mm厚度织物时,因旋转与面内纤维产生摩擦,会加剧破坏复合材料的力学性能;旋转式机针在缝合13层4mm厚度织物时,力学性能有所提高,其中拉伸性能提升显著,拉伸强度比直刺式提高了12.57%,拉伸模量比直刺式提高了10.90%;两种机针运行方式缝合的缝合复合材料破损形貌与失效模式相似,均为纤维束断裂、缝线断裂、基体裂纹拓展与纤维分层,最终整体失效。

不同树脂处理的碳纤维网格对混凝土梁加固效果的影响

碳纤维网格加固系统能够在几乎不增加结构截面面积的条件下实现对既有建筑的加固。基于碳纤维网格的加固优势和生产工艺探究了使用不同树脂(高弹性模量、中等弹性模量、低弹性模量)生产的碳纤维网格对混凝土梁的加固效果。结果表明,碳纤维网格在横纵双向均能为既有建筑提供优异的加固效果,同时使用高弹性模量树脂生产的碳纤维网格与湿法喷射聚合物砂浆的握裹力强度最高,为2.68 GPa。三种不同弹性模量生产的碳纤维网格分别对混凝土梁的抗折强度提升了99.12%(高弹性模量树脂)、53.51%(中等弹性模量树脂)、3.51%(低弹性模量树脂)。基于碳纤维网格在生产、施工、应用中可进行卷曲、转角、异性结构粘贴等要求,碳纤维网格的柔韧性应为适中状态,既能保证对既有建筑的加固效果,又能满足生产施工等要求。

高性能注射式锚固胶的制备及性能研究

针对国内铁路及机场领域用锚固胶技术的不足,进行了高性能注射式锚固胶的制备及性能研究,研究了不同固化剂组成以及稀释剂用量下,锚固胶的低温施工性能和力学性能。结果表明:采用改性脂肪胺类固化剂与改性酚醛胺类固化剂复配、活性稀释剂用量为环氧树脂质量的35%时,锚固胶在5℃低温环境下,挤胶轻松,24 h约束拉拔强度16.8 MPa,劈裂抗拉强度19.4 MPa,抗弯强度100 MPa,抗压强度121 MPa,热变形温度66.5℃,符合高铁及机场领域用锚固胶的高性能要求。

机针运行方式对缝合复合材料拉伸性能的影响

设计了一种缝合机针旋转式单针缝合设备,研究了不同织物层厚度下两种机针运行方式对缝合复合材料拉伸性能的影响。结果表明,旋转式缝合机针与纤维间的摩擦程度高于直刺式;13层旋转式缝合复合材料的拉伸强度、模量和断裂伸长率高于直刺式缝合复合材料,25层直刺式缝合复合材料的拉伸强度、模量和断裂伸长率高于旋转式缝合复合材料;缝合复合材料拉伸应变云图具有区域性特征,树脂富集区、纤维弯曲位置、无缝线织物层位置及面内缝线位置的应变值依次递减。

FBG自感知预应力碳纤维板在桥梁加固中的应用

为监测自感知预应力碳纤维板在大跨度桥梁加固过程中的应力损失情况,对自感知预应力碳纤维板应力监测性能进行测试,分析温度、应力和长期监测对光栅中心波长的影响,并对应力损失计算方法进行优化。结果表明,自感知预应力碳纤维板的温度系数常数为8.08 pm/℃,线性相关度R2≥99.9%,应变系数为1.2;锁紧螺母卸除张拉工装时,应力损失约0.22%,3 d后应力损失约4.2%,并基本保持稳定。现场应用效果表明,自感知预应力碳纤维板能够有效监测桥梁的应力变化,具有良好的工程监测应用前景。