CFRP斜拉索模态耦合内共振特性

为研究CFRP拉索模态耦合内共振特性,建立了反映拉索面内、外1阶模态耦合作用的二自由度振动模型,该模型考虑了索的垂度、大位移等引起的几何非线性。利用该模型,采用数值方法分析了相同条件下的CFRP拉索和钢拉索在纯平面和非平面荷载作用下的内共振响应,并研究了外激励幅值、阻尼比、初始扰动等对内共振的影响。研究结果表明,当拉索的面内、外频率满足共振条件时,拉索同时发生荷载作用面内的主共振和面内、外的内共振;随着外激励幅值的增大,2种拉索面内、外最大位移增大,当外激励幅值小于一定值时,2种拉索不能发生内共振;随着阻尼比的增大,拉索发生内共振时的最大和稳态振幅呈现减小的趋势,当阻尼比分别增大到一定程度时,2种拉索不能发生内共振;随着初始扰动的增大,拉索的面内、外最大振幅和稳态振幅基本保持不变,但能量从面内传递到面外所用的时间变短;在运动过程中,CFRP索拍频明显高于钢索,其由瞬态振动进入到稳态运动的时间均早于钢索,而最大振幅和稳态振幅小于钢索。

CFRP筋黏结型锚具受力性能分析及试验

为了研究碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)筋黏结型锚具的受力特征,设计了直筒式、内锥式和复合式3种锚具,并采用有限元法分析3种锚具内部筋材和套筒自身的应力分布特征,然后通过试验测试CFRP筋材在锚具内部的应力变化规律和滑移特征,并测试锚具套筒自身的三向应力,研究锚具形式、锚固长度等对锚固性能的影响以及锚固传力机理。研究结果表明:锚具端堵的设置能使受荷端筋材应力峰值处于锚具当中,复合式锚具的传力模式最合理,可以防止内锥式锚具出现切口效应;在加载前期,黏结应力峰值靠近受荷端,随着荷载的持续增加,受荷端逐渐只剩下残余黏结强度,在加载后期,黏结应力峰值靠近锚具自由端;CFRP筋材在自由段的应力-应变基本呈线性关系;锚具的荷载-滑移曲线呈明显的非线性趋势,在加载前期,CFRP筋材的滑移量较小,随着荷载的持续递增,筋材的滑移量迅速增大,当接近破坏时,滑移量明显增加;随着荷载的逐渐增加,筋-胶界面上的黏结应力先增加到峰值,然后其化学胶着力逐渐失效,只剩下残余应力;黏结应力峰值由受荷端逐渐向自由端转移,表现为自由端附近套筒的正应力最大,套筒上的应力分布可以间接反映出CFRP筋材的应力变化情况和滑移情况。