红外热成像技术在FRP复合材料/热障涂层无损检测应用中的研究现状与进展

红外热成像是具有非接触、检测面积大、检测结果直观等突出优势的新兴无损检测技术,近年来被广泛应用于金属、非金属、纤维增强复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)以及热障涂层等的无损检测与评价。本文首先简要介绍了红外热成像技术的基本原理和检测系统构成,特别是对光学、超声以及电磁等主要热激励形式的特点和优劣势进行了对比。然后,根据热激励形式的发展历程,详细介绍了光激励红外热成像技术在FRP复合材料和热障涂层无损检测与评价方面的研究现状与进展,重点关注了FRP复合材料/热障涂层热成像无损检测中的热难点问题。最后总结并展望了FRP复合材料/热障涂层红外热成像无损检测技术的未来发展趋势。

基于解析方法的FRP增强混凝土梁失稳前断裂过程分析

为研究FRP增强混凝土梁失稳前断裂过程,该文基于混凝土断裂力学理论和非线性FRP-混凝土界面粘结滑移规律,建立了一个跨中裂缝导致界面脱粘的粘聚区模型,采用解析方法推导了FRP增强混凝土梁界面剪切应力、FRP拉应力以及失稳前断裂韧度的公式,为分析FRP-混凝土界面脱粘提供了一种有效的方法,并开展了动态荷载下4种不同初始缝高比(0.2、0.3、0.4和0.5)的FRP增强混凝土梁三点弯曲试验。结果表明,FRP增强混凝土梁的起裂荷载和阻裂荷载随着初始缝高比的增大而逐渐减小,但初始缝高比为0.4时,试件起裂最晚;起裂韧度和阻裂韧度不随初始缝高比的变化而变化,表现出与其他文献类似的规律,验证了断裂韧度解析解的正确性。

FRP筋与混凝土粘结滑移试验研究

目的探讨FRP筋混凝土试件的受力过程和破坏形式,建立FRP筋与混凝土粘结-滑移本构关系模型.方法对84个FRP筋混凝土试件进行单端拉拔试验,分析试验结果,对试件荷载(粘结应力)-滑移关系曲线进行研究.结果试验结果表明,试件的受力过程划分为两种形式,即肋未剥离劈裂破坏和肋剥离断裂破坏.肋未剥离劈裂破坏的受力过程分为微滑移、滑移、劈裂、下降和残余阶段;肋剥离断裂破坏的受力过程分为微滑移、滑移、剥离断裂和下降阶段.结论FRP筋混凝土试件的受力过程和破坏形式与FRP筋表面肋有重要关系;基于肋未剥离劈裂破坏的试验结果建立的FRP筋与混凝土粘结-滑移本构关系模型能够比较真实地反映试件粘结滑移全过程实际受力特征.

新型FRP拉挤夹芯型材及其结构应用初探

FRP拉挤夹芯型材是指采用拉挤成型工艺制作的复合材料夹芯构件,其外侧为FRP面层,内部为泡沫、轻木等轻质芯材,具有轻质高强、局部承压能力强、FRP面板不易屈曲、生产效率高、质量稳定等优点。以泡桐木和杨木等轻木、无碱玻璃纤维以及不饱和聚酯树脂为原材料,对FRP夹芯型材的拉挤成型工艺进行了研究,成功制造了不同截面形式的FRP拉挤夹芯型材,并对其界面性能、弯曲性能、轴心受压性能进行了试验研究。对FRP拉挤夹芯型材的工程应用进行了探讨,并对实际工程——玉竹楼项目进行了介绍。

FRP加固钢筋混凝土梁破坏机理的数值试验研究

运用三维真实破裂过程分析RFPA(Realistic Failure Process Analysis)方法,对FRP加固钢筋混凝土梁的破裂过程进行了数值分析。对比分析了钢筋混凝土受弯构件和FRP加固钢筋混凝土受弯构件的裂缝形成过程和破坏模式,从裂缝间距的变化及梁的承载力方面入手探讨FRP对钢筋混凝土梁的加固机理。研究结果表明RFPA数值试验方法为混凝土构件力学性能和破坏机理的研究提供了一种新的分析手段。

PP/FRP大口径复合管加工与应用

介绍PP/FRP大口径复合管尺寸计算,复合管制备与工艺,以及复合管道应用情况。

FRP板长度对混凝土加固梁破坏过程的影响

用数值试验方法分析了破坏过程中FRP板中的应力传递过程,即从FRP承担拉应力起,到应力增大直至最后失去承载力.通过对粘贴不同FRP板长度对于加固后结构的力学性能的影响的分析,可以看出FRP板的长度直接影响结构破坏时的极限应变.在适当的范围内,FRP板的加固长度越大,梁的极限应变和梁的韧性越大,FRP板中承担的拉应力和外荷载位移越大,混凝土梁破坏时底部产生的裂缝越多;FRP板越短,越容易产生剥离破坏.

FRP混凝土结构力学性能的实验研究

本文首次引入基于马赫-曾德(Mech-Zehnder)原理的全光纤应变传感器系统到FRP混凝土结构的力学性能研究中,通过四点弯曲试验来测量试件内部的应力应变状态,并结合电测结果进行综合分析,为进一步的理论分析和计算奠定了实验基础.

热塑性FRP自动铺放成型缺陷的多尺度研究进展

纤维增强型复合材料(FRP)自动铺放成型缺陷形成过程涉及多个时空尺度,仅依靠宏观失效理论及实验分析等方法无法实现对FRP铺放成型缺陷机理的研究。为了解决以上问题,本文针对热塑性FRP,分析了其铺放制造过程中常见的缺陷类型及其形成的基本原因,并结合气泡成核、热力耦合、界面增强理论及原位固结技术的国内外研究成果,指出现阶段FRP铺放缺陷机理研究方法的不足,根据现有的多尺度分析法及材料设计的嵌套式关系,提出反串行嵌套式多尺度分析方法,并讨论了基体的流动性、结晶度、黏弹性及吸湿性等微观力学参数的分析和计算方法。最后,采用灰色关联及多目标优化法,提出FRP铺放成型工艺的多尺度协同设计方法。未来研究重点是在铺放样机应用化的基础上,分析工艺参数、成型缺陷与力学性能的关联特性,揭示缺陷形成机理并优化工艺参数。

新型拉挤GFRP-轻木组合梁弯曲性能试验研究

提出一种由玻璃纤维增强复合材料(GFRP)外壳和轻木芯材组成的新型GFRP-轻木组合梁及其拉挤成型工艺,并选用无碱玻璃纤维、泡桐木和不饱和聚酯树脂为原料制备组合梁构件.通过三点弯曲试验,获得了组合梁构件弯曲力学特性及破坏模式.结果表明:GFRP-泡桐木组合梁具有良好的弹性性能和承载能力,其承载力和抗弯刚度分别为泡桐木扁梁的17.4,12.8倍,是GFRP空心管的4.1,1.7倍,具有良好的组合效应,可使GFRP和泡桐木2种材料得到充分利用.

陶瓷／FRP层叠复合构件的制孔工艺研究

以陶瓷复合构件(陶瓷/玻璃钢/铝合金层叠)为例,对陶瓷/FRP层叠复合构件的孔加工工艺进行深入研究。根据陶瓷复合构件组份材料的加工特性,研制了特定组份的薄壁金刚石套料钻头,胎体采用高性能的多元合金铜基结合剂,经热压烧结制成。通过加工对比试验,确定了定压进给的加工方式。分析了陶瓷复合构件的各种孔加工缺陷,提出了施加预压应力的工艺措施以提高加工质量,并通过有限元分析从理论上说明了该工艺方法的有效性;在此基础上可采用水冷却的方法。该加工工艺可推广应用于类似结构和组份材料的轻质复合构件。

FRP筒形件车铣钻加工系统的设计与分析

介绍了缠绕成型技术和纤维增强复合材料加工技术的特点。针对现有的加工方法存在的问题,设计了纤维增强复合材料筒形件的车铣钻复合加工系统。根据实际生产加工需要在三维建模软件SolidWorks中对纤维复合材料筒形件的车铣钻加工装置进行总体设计与装配。采用ADAMS进行运动仿真,验证了筒形件夹紧装置在加工过程中能够起到夹紧的作用。为保证加工精度,将关键零部件导入ANSYS Workbench中进行静力学分析,验证了设计的合理性。

光纤系统应用于FRP混凝土结构的实验研究

本文引入基于马赫-曾德(Mech-Zehnder)干涉原理的光纤传感检测系统,成功地进行了FRP混凝土结构的应变和振动检测。本文为光纤传感器应用于复合材料,并向工程结构的力学性能测试提供了新的技术装置,也为智能结构的研究奠定了技术基础。

基于层次分析法的粘贴C/GFRP加固效果综合评价

对底部平贴不同层数(1层、2层、3层)CFRP或GFRP的钢筋混凝土简支梁进行单点加载试验,研究了这2种纤维材料对钢筋混凝土梁的加固效果。结果表明:粘贴CFRP加固与粘贴GFRP加固相比,前者的开裂荷载和极限承载力均大于后者,因此前者加固的构件具有更大的安全储备;二者加固梁的裂缝分布形态、最终破坏状况基本相同;粘贴层数相同时,前者加固的梁刚度表现要优于后者,后者则延性表现更佳且具有更好的经济性。利用层次分析法评价原理中多规则决策问题的基本思路,通过建立2级评价指标体系对上述试验结论进行综合评价,以评价2种FRP粘贴加固的综合效果,评价结果表明:CFRP综合表现更优。

FRP厚度及胶层性能对梁破坏的影响

纤维增强材料(FRP)加固钢筋混凝土结构已经得到广泛应用,但胶层性能对加固结构承载力的影响仍未形成可供参考、应用实际的理论体系。本文将利用有限元程序ANSYS分析梁界面的破坏过程,利用虚功原理建立FRP加固混凝土梁的非线性有限元方程,结合算例对梁的加载破坏过程承载力进行分析,并初步研究胶层特性及FRP布厚度对梁承载力的影响。结果表明胶层的极限剪应变越大,即韧性越好,承载能力越大;FRP布对钢筋混凝土梁结构进行修补,可以明显提高承我能力,且随着FRP厚度增加,承载力逐渐变大,但FRP太厚不仅增加成本,而且容易引起覆盖层的提前破坏。

高抗剪强度FRP型材组合梁成型工艺及试验研究

纤维单向布置导致FRP拉挤型材抗剪强度极低、易在腹板发生纵向剪切破坏,为有效克服这一缺点,提出一种针对FRP拉挤型材的二次成型工艺。该工艺以FRP拉挤型材、FRP纤维布和树脂为原料;在两个FRP拉挤型材腹板间手糊中间夹层,施加法向螺栓预紧力以保证各部分共同工作。为检验二次成型FRP拉挤型材构件及FRP-混凝土组合梁的力学性能,文中共测试20个直剪试件、2根短梁和4根FRP-混凝土组合梁,试验结果表明二次成型FRP腹板剪切强度较原FRP拉挤型材提高28%,极限剪应变达到原FRP拉挤型材的2.8倍,剪力达到峰值后只下降约20%。基于层合板理论和最大剪应变失效准则,推导出适用于此工艺的剪切刚度和剪切强度计算方法,计算结果和试验值吻合良好。利用适合于FRP的强度储备指标对二次成型FRP剪切破坏的强度储备进行计算,给出设计建议。

FRP片材预应力施加方法

利用 FRP 片材的预应力对结构进行加固是 FRP 加固技术的一种新方法,其施加预应力工艺已成为一项重要的研究课题。这篇文章根据 FRP 片材施加预应力的试验方法及原理,提出两种实用的施工工艺。

UPR合成与FRP制造中值得注意的三个问题

本文对ＵＰＲ合成中掺合技术的应用与ＦＲＰ制造中正确认识材料、正确使用材料及ＦＲＰ制品 中空洞率与质量的关系进行了论述。

FRP艇艇体分段成型工艺初探

本文首先对FRP艇艇体现有的两种主流成型工艺进行了分析:手糊成型工艺;真空芯材导流工艺。提出了分段成型工艺的初步构思,以充分利用这两种成型工艺的优点。最后,对游艇分段设计的接缝形式、接缝位置、连接方式进行探讨,并提出分段连接力学分析有限元模型的思路,以缩短玻璃钢游艇的建造周期,提高生产效率。

桥梁防撞处理工程——FRP柔性防撞浮箱、套箱

FRP柔性防撞浮箱、套箱是内河桥梁防撞处理工程的新型工艺,具有生产周期短、轻质高强、耐腐蚀、造价低、安装便捷、使用寿命长和维护成本低等特点。FRP柔性防撞浮箱、套箱的单元箱间采用空间燕尾榫槽连接方式及单元箱内箱壳柱壳密贴接触连接方式,须通过高精度制造保证产品尺寸和结构质量实现,目前国内外较难实现机械化工艺成型,采用手糊工艺成型的产品尺寸精度和产品质量保证技术难度较大。