复材管力学性能测试系统多层级探究式实验教学

依托大学生创新创业项目,结合纤维增强树脂基复合材料在海洋工程中应用的前沿,开展了基于多层级探究式实验教学研究,制作了能准确测量复材管轴向受压和环向受拉力学性能参数的测试系统,构建了复材管双向非线性模型。每个层级学生团队在导师指导下开展特定主题的科学探索活动,学习前沿理论知识或者培养关键实验技术能力,从而实现该层级综合能力的培养目标。通过研究表明,选定合适的科学前沿问题开展多层级探究式学习,不仅使大学生获得了对科学前沿课题相关背景及知识的理解,而且还显著提升了学生的创新能力和团队协作能力,培养了学生的科学研究素养。

纤维缠绕角度对复材缠绕管的轴向抗压性能影响分析

在对海洋环境下新型复合材料约束混凝土构件的研究和应用中,不同纤维缠绕角对复材缠绕管轴向压缩性能的影响不可忽视,为此在实验室中分别对纤维缠绕角为45°、60°和80°的玻璃纤维复合材料管开展了轴向压缩试验,分析了三种不同纤维缠绕角度对其轴向压缩性能的影响。结果表明:通过采用一种实用新型简易的试验装置,能够精确测量复材管的轴向受压性能:随着纤维缠绕角的变小,复材管的轴向压缩弹性模量从9.64 GPa提高到13.07 GPa,泊松比从0.13提高到0.74。

以水压试验分析纤维缠绕角度对GFRP管力学性能的影响

基于海洋环境中长期受压的钢筋混凝土桥梁墩柱易发生开裂和锈蚀的特点,工程中越来越多地应用纤维增强复合材料(FRP)对桥梁墩柱进行加固处理。实践表明FRP纤维缠绕角度的大小对其能起到的加固效果存在一定的差异。为更好地探究纤维缠绕角度与力学性能的关系,对45°、60°和80°三组不同缠绕角度的玻璃纤维复合材料(GFRP)圆管进行水压加载试验,通过收集应力-应变数据计算不同角度下GFRP圆管的环向弹性模量。结果表明:随着纤维缠绕角度的增大,GFRP管的环向弹性模量由8.85 GPa提高到38.16 GPa,对钢筋混凝土墩柱的加固效果更好。

复材管纤维缠绕角度对约束混凝土轴压性能的影响研究

纤维缠绕角(即纤维缠绕方向与试件轴线的夹角)对复材约束混凝土柱轴压性能有着较大的影响。为研究纤维缠绕角对约束混凝土轴压性能,进行了纤维缠绕角为±80°、±60°以及±45°的复材约束混凝土的轴压试验。研究结果表明:纤维缠绕角绝对值越小,复材管对约束混凝土的约束作用越小;试件整体的最大承载力随着纤维缠绕角绝对值的减小而减小,试件整体的最大极限应变随着纤维缠绕角绝对值的减小而增大。