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Parameters of static response of carbon fiber reinforced polymer(CFRP) suspension cables
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作者 王立彬 吴勇 Mohammad Noori 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第8期3123-3132,共10页
The feasibility of longer spans relies on the successful implementation of new high-strength light weight materials such as carbon fiber reinforced polymer(CFRP). First, a dimensionless equilibrium equation and the co... The feasibility of longer spans relies on the successful implementation of new high-strength light weight materials such as carbon fiber reinforced polymer(CFRP). First, a dimensionless equilibrium equation and the corresponding compatibility equation are established to develop the cable force equation and cable displacement governing equation for suspension cables, respectively. Subsequently, the inextensible cable case is introduced. The formula of the Irvine parameter is considered and its physical interpretation as well as its relationship with the chord gravity stiffness is presented. The influences on the increment of cable force and displacement by λ2 and load ratio p′ are analyzed, respectively. Based on these assumptions and the analytical formulations, a 2000 m span suspension cable is utilized as an example to verify the proposed formulation and the responses of the relative increment of cable force and cable displacement under symmetrical and asymmetrical loads are studied and presented. In each case, the deflections resulting from elastic elongation or solely due to geometrical displacement are analyzed for the lower elastic modulus CFRP. Finally, in comparison with steel cables, the influences on the cable force equation and the governing displacement equation by span and rise span ratio are analyzed. Moreover, the influences on the static performance of suspension bridge by span and sag ratios are also analyzed. The substantive characteristics of the static performance of super span CFRP suspension bridges are clarified and the superiority and the characteristics of CFRP cable structure are demonstrated analytically. 展开更多
关键词 suspension bridge carbon fiber reinforced polymer (cfrp main cable steel suspension cable static response
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CFRP及EWSS复合加固震损双层高架桥框架式桥墩恢复力模型研究 被引量:1
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作者 许成祥 吴永昂 +1 位作者 胡序辉 肖良丽 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期55-67,共13页
为研究碳纤维布(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)及外包型钢(Externally Wrapped Steel Section,EWSS)复合加固震损双层高架桥框架式桥墩的恢复力模型,对1榀原型对比试件、1榀无预损加固试件和2榀遭受不同地震损伤加固试件进行... 为研究碳纤维布(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)及外包型钢(Externally Wrapped Steel Section,EWSS)复合加固震损双层高架桥框架式桥墩的恢复力模型,对1榀原型对比试件、1榀无预损加固试件和2榀遭受不同地震损伤加固试件进行了低周往复加载破坏试验,获取了滞回曲线并提取骨架曲线,分析其滞回特性,提出一种弹性段和强化段为双折线、下降段为指数函数且考虑初始损伤的骨架曲线模型;采用试验数据回归拟合方法,定量描述了试件滞回曲线卸载刚度的退化规律,考虑了同级加载承载力退化和定点指向特征,建立了恢复力模型。研究结果表明:复合加固试件滞回曲线捏缩现象明显,呈倒S型,各滞回环分别相交于骨架曲线上正向、负向荷载为屈服荷载0.25倍的点,峰值荷载后EWSS产生包辛格效应;所提出的骨架曲线模型对中度震损和重度震损加固试件下降段指数函数的参数k建议取值分别为3.6和3.4;所建立的骨架曲线模型和恢复力模型计算结果与试验实测结果吻合较好,可为该类结构弹塑性地震反应分析提供依据。 展开更多
关键词 双层框架式桥墩 地震损伤 碳纤维布及外包型钢复合加固 滞回特性 恢复力模型
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极地低温下CFRP筋与混凝土黏结性能数值分析
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作者 谢剑 王雪寒 刘洋 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1-13,共13页
为进一步了解极地低温下碳纤维增强复合材料(CFRP)筋与混凝土的黏结性能,在现有试验的基础上,采用ABAQUS软件建立考虑CFRP筋表面特征的数值模型,分析64种工况,研究低温下CFRP筋直径、肋高、肋宽与混凝土保护层厚度等参数对黏结性能的影... 为进一步了解极地低温下碳纤维增强复合材料(CFRP)筋与混凝土的黏结性能,在现有试验的基础上,采用ABAQUS软件建立考虑CFRP筋表面特征的数值模型,分析64种工况,研究低温下CFRP筋直径、肋高、肋宽与混凝土保护层厚度等参数对黏结性能的影响。结果表明:考虑CFRP筋表面特征的数值模型可以较好地表征CFRP筋与混凝土之间的应力传递,能够反映低温下CFRP筋与混凝土的损伤情况与黏结破坏机制;低温可显著提高CFRP筋-混凝土的黏结强度;在低温下,随着CFRP筋直径的增加,CFRP筋与混凝土的黏结强度降低,同时弱化了低温对黏结强度的增强效应;随着CFRP筋肋高的增加,CFRP筋-混凝土的低温黏结强度呈现先提高后降低的趋势,肋高为筋材直径8%时黏结强度达到最大值;CFRP筋肋宽的变化主要影响黏结滑移曲线的形状;相比常温试件,在低温下试件发生拔出破坏时的混凝土保护层厚度更大。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合筋 极地低温 混凝土 黏结性能 数值模拟
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CFRP板纵向加固RC柱在水平低周循环荷载下的力学性能研究与应用
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作者 强旭红 陈岩松 +1 位作者 姜旭 谭成 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期148-163,共16页
开发了一种纵向粘贴CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer,碳纤维增强复合材料)板的RC(Reinforced Concrete,钢筋混凝土)柱抗弯加固系统,该加固系统由纵向粘贴在柱表面的预制CFRP板和防止柱底CFRP板脱粘的混凝土加厚层组成.为研究纵向... 开发了一种纵向粘贴CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer,碳纤维增强复合材料)板的RC(Reinforced Concrete,钢筋混凝土)柱抗弯加固系统,该加固系统由纵向粘贴在柱表面的预制CFRP板和防止柱底CFRP板脱粘的混凝土加厚层组成.为研究纵向粘贴CFRP板对RC柱的抗弯性能影响,设计并开展了5根足尺矩形RC柱的水平低周循环加载试验.研究结果表明:粘贴CFRP板加固能有效延缓柱的开裂;柱的破坏模式得到明显改善;相较于未加固柱子,粘贴1层CFRP板和2层CFRP板加固的RC柱极限承载力分别提高了15.1%和17.4%;加固后柱的抗弯承载力和刚度得到提高,但增加CFRP板的层数对极限强度和刚度没有显著影响,反而会降低柱的延性,相较于仅采用增大柱底截面的方式加固的对照柱,粘贴1层CFRP板和2层CFRP板加固的试验柱的延性系数分别降低16.2%和35.1%;试验过程中,由于柱与基础节点承载力的限制,CFRP的最大应变仅达到极限应变的24%,抗拉强度未得到充分发挥.该加固方法已在某医院加固工程中得到应用,跟踪研究表明,加固后柱子的抗弯承载力有明显提升,加固方法得到工程业界的认可. 展开更多
关键词 钢筋混凝土柱 抗弯加固 水平低周循环加载 碳纤维增强复合材料板 纵向粘贴
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弯-剪-扭复合受力CFRP布加固RC梁抗扭性能细观数值分析
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作者 李冬 贺益帅 +2 位作者 张江兴 金浏 杜修力 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期958-973,共16页
为了研究弯-剪-扭复合受力条件下碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)布加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)梁的抗扭性能,建立体现混凝土材料非均质性、钢筋-混凝土黏结滑移关系和CFRP布-混凝土相互作用... 为了研究弯-剪-扭复合受力条件下碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)布加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)梁的抗扭性能,建立体现混凝土材料非均质性、钢筋-混凝土黏结滑移关系和CFRP布-混凝土相互作用关系的细观数值分析模型。由于缺乏CFRP布加固RC梁在弯-剪-扭复合受力作用下失效破坏的典型物理试验,采用复合对比验证法对数值模型的合理性进行验证,即分别与单独受剪、单独受扭以及受弯-扭复合作用下RC梁和CFRP布加固RC梁的试验结果进行对比验证。进而,基于建立的细观数值分析模型探究了配纤率和扭弯比对CFRP布加固RC梁在弯-剪-扭复合受力作用下抗扭力学性能的影响。结果表明:1)采用CFRP布加固能够显著提高RC梁的峰值扭矩;2)随配纤率增加,RC梁损伤分布范围逐渐变大,CFRP布应变逐渐减小,梁整体峰值扭矩增大,但其增大幅度减小;3)随扭弯比增加,RC梁裂缝分布愈加集中,裂缝与水平方向夹角逐渐减小,梁整体峰值扭矩增大,CFRP布应变减小。建立的考虑弯-剪-扭复合受力作用的数值模拟方法可为后续研究复杂应力状态下CFRP布加固RC梁尺寸效应行为等奠定基础。 展开更多
关键词 cfrp布加固RC梁 剪切 纯扭 弯扭 弯-剪-扭 细观数值模拟方法
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超声振动辅助磨削CFRP复合材料薄管撕裂损伤研究
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作者 康仁科 陆冰伟 +4 位作者 陈凯良 李晟超 戴晶滨 董志刚 鲍岩 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期524-533,540,共11页
针对碳纤维增强复合材料(CFRP)薄管超声振动辅助磨削过程中存在撕裂损伤且形成原因不明确的问题,通过对M55J和T300复合材料薄管开展超声振动辅助磨削试验,探究了超声振幅、进给量及主轴转速对磨削力和撕裂尺寸的影响规律,通过对磨削过... 针对碳纤维增强复合材料(CFRP)薄管超声振动辅助磨削过程中存在撕裂损伤且形成原因不明确的问题,通过对M55J和T300复合材料薄管开展超声振动辅助磨削试验,探究了超声振幅、进给量及主轴转速对磨削力和撕裂尺寸的影响规律,通过对磨削过程的受力分析和对最大未变形切屑厚度的计算,分析了撕裂位置的形成原因和撕裂尺寸的变化规律。结果表明:磨削力随超声振幅的增大而减小,随进给量的增大而增大,与主轴转速的关联性较小;撕裂易出现于CFRP薄管内壁,其长度与高度随超声振幅的增大而减小,随进给量的增大而增大,随主轴转速的增大而减小。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 薄管 超声振动辅助磨削 磨削力 撕裂
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锪窝圆角半径对CFRP/Al机械连接结构力学性能影响
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作者 王贤锋 邹凡 +2 位作者 刘畅 安庆龙 陈明 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期342-351,共10页
碳纤维增强复合材料(CFRP)和铝合金(Al)因其优异的机械/物理性能,广泛应用于新一代商用飞机.CFRP/Al沉头螺栓连接结构是重要的连接形式,其中锪窝圆角半径影响了机械连接性能.研究中设计制造不同锪窝圆角的钻锪一体刀具对锪窝圆角尺寸进... 碳纤维增强复合材料(CFRP)和铝合金(Al)因其优异的机械/物理性能,广泛应用于新一代商用飞机.CFRP/Al沉头螺栓连接结构是重要的连接形式,其中锪窝圆角半径影响了机械连接性能.研究中设计制造不同锪窝圆角的钻锪一体刀具对锪窝圆角尺寸进行控制,并采用基于复合材料渐进损伤模型的有限元仿真方法对不同锪窝圆角半径连接结构力学性能进行仿真和试验研究,分析了CFRP/Al叠层机械连接失效机理.结果表明,利用钻锪一体锪窝钻头可以有效控制锪窝圆角;锪窝位于CFRP层相比于位于铝合金层有着更大的极限强度;CFRP和铝合金材料均在锪窝圆角半径为1.0 mm时具有最大的极限载荷,即锪窝圆角略大于螺栓圆角有利于获得更好的机械连接性能. 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料 锪窝 圆角半径 机械连接 有限元仿真
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冰球和钨珠非正冲击下T800-CFRP层合板损伤特性的研究
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作者 尚晓壮 刘瑶璐 +3 位作者 冯晓伟 胡宁 谭晓军 胡艳辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期135-147,共13页
通过试验和仿真相结合的方法研究了T800碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板在冰球和钨珠非正冲击作用下的损伤特性。首先开展了冰球和钨珠在给定工况下高速撞击T800-CFRP层合板试验,以此对仿真模型的有效性进行验证;然后讨论了T800-CFRP层... 通过试验和仿真相结合的方法研究了T800碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板在冰球和钨珠非正冲击作用下的损伤特性。首先开展了冰球和钨珠在给定工况下高速撞击T800-CFRP层合板试验,以此对仿真模型的有效性进行验证;然后讨论了T800-CFRP层合板在两种冲击体以不同冲击能量与冲击角度作用下的损伤特性及其差异性。研究表明:钨珠在冲击能量较低时就能对层合板造成穿孔损伤,但随着冲击能量增大层合板的损伤程度呈下降趋势;冰球对层合板造成损伤的冲击能量阈值与钨珠的相比要高很多,且随着冲击能量的增加损伤程度明显加剧;钨珠在冲击角度为45°和60°时造成的损伤与正冲击的情况相比要更加严重,而冲击角度为30°时造成的损伤却小于正冲击的情况;冰球冲击时,层合板的损伤程度随冲击角度的增加而减小。该研究有助于深化对T800-CFRP层合板在冲击载荷作用下的损伤与破坏行为的认识,具有重要的科学意义和工程应用价值。 展开更多
关键词 T800碳纤维增强复合材料 冰球 钨珠 非正冲击 损伤特性
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车用CFRP层压圆柱壳冲击损伤分析及最小穿透能量预测
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作者 王丹琦 吴霖滔 +3 位作者 聂冰冰 车文传 邹铁方 张君媛 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期29-38,共10页
为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)在汽车曲面零部件上的应用前景,该文以碳纤维增强复合材料(CFRP)层压圆柱壳作为对象,研究其在落锤冲击工况下的损伤与吸能特性。基于复合材料均质化方法,建立CFRP层压圆柱壳落锤冲击的多尺度模型,探究... 为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)在汽车曲面零部件上的应用前景,该文以碳纤维增强复合材料(CFRP)层压圆柱壳作为对象,研究其在落锤冲击工况下的损伤与吸能特性。基于复合材料均质化方法,建立CFRP层压圆柱壳落锤冲击的多尺度模型,探究曲率半径对冲击损伤和能量吸收的影响;并采用非线性拟合方法建立了最小穿透能量与层压圆柱壳材料参数、结构参数及落锤参数之间的函数关系,实现概念设计阶段最小穿透能量的快速预测,对比仿真结果拟合公式的误差在20%以内。结果表明:相较于平板,层压圆柱壳的峰值载荷宽度更大、更平稳。在60 J冲击作用下,层压圆柱壳各铺层损伤面积相对均匀,其中纤维损伤与曲率半径无关,基体损伤面积随曲率半径增大而增大;当曲率半径为100 mm时,层压壳承载及抵抗变形能力较好,具有较好的抗冲击性;当曲率半径为200 mm时,层压壳耗散能量最多,吸能效果较好。 展开更多
关键词 汽车轻量化 碳纤维增强复合材料(cfrp) 层压圆柱壳 冲击损伤 能量吸收
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CFRP-铝合金复合管高强混凝土短柱轴压性能研究
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作者 王兰 姜航 +1 位作者 谢文超 叶勇 《建筑钢结构进展》 CSCD 北大核心 2024年第4期1-9,共9页
为研究CFRP-铝合金复合管混凝土构件的轴压性能,进行了12根短柱试件的轴向压缩试验,主要研究参数为CFRP层数。试验结果表明:复合管混凝土试件出现了多处外凸鼓曲以及对应位置混凝土被压溃的破坏形态,而空复合管试件发生了局部内凹屈曲破... 为研究CFRP-铝合金复合管混凝土构件的轴压性能,进行了12根短柱试件的轴向压缩试验,主要研究参数为CFRP层数。试验结果表明:复合管混凝土试件出现了多处外凸鼓曲以及对应位置混凝土被压溃的破坏形态,而空复合管试件发生了局部内凹屈曲破坏;试件轴压承载力随CFRP层数的增加而增大,且复合管混凝土试件的承载力提高幅度高于相应的空复合管试件的提高幅度。对各部分的承载力贡献比例进行分析,发现复合管混凝土试件中混凝土的承载力贡献比例超过70%,且承载力贡献度随CFRP层数的增加而提高。提出了CFRP-铝合金复合管混凝土构件的轴压承载力计算公式。 展开更多
关键词 铝合金管混凝土 碳纤维增强塑料(cfrp) cfrp-铝合金复合管 轴压性能 组合作用
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超声检测识别CFRP复合材料PTFE夹杂与富树脂缺陷
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作者 付冬欣 林莉 +1 位作者 张书宁 罗忠兵 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第3期83-88,共6页
针对碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)缺陷试样制作困难且不同夹杂缺陷难识别的问题,采用仿真与试验相结合的方法,开展聚四氟乙烯(PTFE)夹杂与富树脂缺陷超声检测研究。首先建立考虑CFRP层结构弹性各向异性的... 针对碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)缺陷试样制作困难且不同夹杂缺陷难识别的问题,采用仿真与试验相结合的方法,开展聚四氟乙烯(PTFE)夹杂与富树脂缺陷超声检测研究。首先建立考虑CFRP层结构弹性各向异性的多向层合板超声反射法有限元模型,对比模拟与试验得到的A扫描时域信号,证明了模型的有效性。在CFRP层合板内部设置宽度6 mm,厚度0.03~0.40 mm的PTFE夹杂和厚度0.03~0.85 mm的富树脂缺陷,模拟得到超声A扫描信号,分析比较两种缺陷厚度变化对超声信号幅值最大值和波形峭度因子的影响。结果显示,随着缺陷厚度增加,PTFE夹杂及富树脂缺陷信号的幅值最大值和峭度因子均呈现先上升后下降最后趋于稳定的趋势,但富树脂缺陷信号幅值最大值低于PTFE夹杂,其峭度因子随厚度变化滞后于PTFE夹杂。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料(cfrp) 数值模拟 缺陷识别 PTFE夹杂 富树脂
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基于改进Elman神经网络的CFRP补强钢板界面脱粘预测研究
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作者 王庆松 张玉 +1 位作者 张洪雨 陈柏桦 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期120-127,共8页
针对碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)补强钢结构出现内部界面脱粘损伤后难以观测的问题,结合Lamb波检测方法和神经网络提出了一种界面脱粘预测方法。搭建了基于Lamb波的CFRP补强钢板信号分析试验平台,利用ABAQU... 针对碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)补强钢结构出现内部界面脱粘损伤后难以观测的问题,结合Lamb波检测方法和神经网络提出了一种界面脱粘预测方法。搭建了基于Lamb波的CFRP补强钢板信号分析试验平台,利用ABAQUS软件建立了CFRP补强钢板的机电耦合有限元模型,并通过试验验证了有限元模型的准确性。将长方形和圆形两种脱粘形状的信号在时域和频域内进行分析,基于自适应遗传算法改进的Elman神经网络建立了CFRP补强钢板脱粘预测模型,并将与脱粘面积相关性较高的信号特征数据作为预测模型的特征数据。对预测模型进行性能测试,脱粘形状为长方形和圆形预测值的平均绝对百分比误差分别为3.03%和8.06%,结果表明改进的Elman网络对于脱粘损伤具有较好的预测精度。 展开更多
关键词 界面脱粘 LAMB波 碳纤维复合材料(cfrp) 脱粘预测 ELMAN神经网络
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预应力CFRP修复含裂纹钢板疲劳寿命的延长预测
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作者 张飞凡 张玉 +1 位作者 张子倩 曹婷 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期85-91,共7页
为研究预应力碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)修复对于海上油气勘探开发平台上含裂纹钢板的疲劳寿命的延长效果。基于围线积分方法建立计算预应力CFRP修复含裂纹钢板应力强度因子(stress intensity factor,SIF)... 为研究预应力碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)修复对于海上油气勘探开发平台上含裂纹钢板的疲劳寿命的延长效果。基于围线积分方法建立计算预应力CFRP修复含裂纹钢板应力强度因子(stress intensity factor,SIF)的仿真分析模型,结合线弹性断裂力学,验证模型的准确性,提出1种简单、高效的SIF计算方法;基于扩展有限元方法(extended finite element method,XFEM)建立预测预应力CFRP修复含裂纹钢板疲劳寿命的仿真分析模型,并利用疲劳试验结果进行验证,分析预应力对含裂纹钢板疲劳寿命的延长效果。研究结果表明:CFRP修复对含裂纹钢板有良好的修复效果,可较为明显地延长其疲劳寿命,随着预应力的增大,其延长效果会进一步增强。研究结果可为海上平台安全评估提供参考。 展开更多
关键词 疲劳寿命延长 cfrp 含裂纹钢板 裂纹扩展 预应力
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不同尺寸下CFRP 约束煤圆柱细观模拟研究
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作者 李庆文 李莹 +2 位作者 曾杏钢 徐康康 张向东 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2024年第8期133-145,共13页
为探究碳纤维增强聚合物(CFRP)布约束煤圆柱的尺寸效应规律,利用三维PFC-FLAC构建碳纤维增强聚合物(CFRP)布约束煤圆柱细观模型。通过已有试验数据验证了该模型的有效性,并在此基础上开展0、1、2、3层CFRP布对不同尺寸(50、100、150 mm... 为探究碳纤维增强聚合物(CFRP)布约束煤圆柱的尺寸效应规律,利用三维PFC-FLAC构建碳纤维增强聚合物(CFRP)布约束煤圆柱细观模型。通过已有试验数据验证了该模型的有效性,并在此基础上开展0、1、2、3层CFRP布对不同尺寸(50、100、150 mm)煤圆柱尺寸效应的研究;得到了不同层数(L)下抗压强度演化规律的函数关系,以及不同层数下弹性模量演化规律的函数关系;并建立了CFRP布约束煤圆柱的修正Richart强度分析模型。结果表明:在CFRP布层数一定时,不同尺寸CFRP布约束煤圆柱的抗压强度,具有明显的尺寸效应,CFRP布约束煤圆柱的相对峰值强度增强比,随尺寸的增大而增大;直径50 mm煤圆柱随CFRP层数增加弹性模量逐渐增大,直径100、150 mm煤圆柱在0≤L≤3层弹性模量先增加后减小,具有明显的层效应规律;裂隙累积量随CFRP层数的增加而增大。 展开更多
关键词 尺寸效应 煤圆柱 碳纤维增强聚合物 强度模型 单轴压缩
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CFRP缠绕周向内波纹耐压壳铺层优化设计
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作者 吴润泽 孙建亮 +1 位作者 张旭 齐铭方 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第5期141-147,共7页
[目的]为顺应深海潜航器耐压壳结构轻量化、高强度的发展趋势,提出碳纤维复合材料(CFRP)缠绕铝合金周向内波纹耐压壳的结构增强方法,并对其CFRP铺层方式进行优化设计分析。[方法]利用ABAQUS有限元仿真软件,通过改变CFRP铺层参数,根据复... [目的]为顺应深海潜航器耐压壳结构轻量化、高强度的发展趋势,提出碳纤维复合材料(CFRP)缠绕铝合金周向内波纹耐压壳的结构增强方法,并对其CFRP铺层方式进行优化设计分析。[方法]利用ABAQUS有限元仿真软件,通过改变CFRP铺层参数,根据复合材料层的层间应力分布情况,探究14层CFRP铺层下最佳缠绕角度,进而获得最佳铺层方式。并结合相关强度失效准则,对其强度进行校核。[结果]研究结果表明:CFRP增强周向内波纹耐压壳最优缠绕角度为40°,在铺层方式为(±40°2/±55°2/±70°2/90°2)时,层间应力分布较为均匀。该结构的强度满足实际使用需求,且其质量更轻。[结论]该结构可减轻深海耐压壳整体质量,推动深海耐压壳设计向轻量化方向发展。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 周向内波纹耐压壳 缠绕角度 铺层方案
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Study of damage behavior and repair effectiveness of patch repaired carbon fiber laminate under quasi-static indentation loading
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作者 Alok Kumar Chinmaya Kumar Sahoo A.Arockiarajan 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期29-41,共13页
Damage caused due to low-velocity impacts in composites leads to substantial deterioration in their residual strength and eventually provokes structural failure.This work presents an experimental investigation on the ... Damage caused due to low-velocity impacts in composites leads to substantial deterioration in their residual strength and eventually provokes structural failure.This work presents an experimental investigation on the effects of different patch and parent laminate stacking sequences on the enhancement of impact strength of Carbon Fiber Reinforced Polymers(CFRP)composites by utilising the adhesively bonded external patch repair technique.Damage evolution study is also performed with the aid of Acoustic Emission(AE).Two different quasi-isotropic configurations were selected for the parent laminate,viz.,[45°/45°/0°/0°]s and[45°/0°/45°/0°]s.Quasi Static Indentation(QSI)test was performed on both the pristine laminates,and damage areas were detected by using the C-scan inspection technique.Damaged laminates were repaired by using a single-sided patch of two different configurations,viz.,[45°/45°/45°/45°]and[45°/0°/0°/45°],and employing a circular plug to fill the damaged hole.Four different combinations of repaired laminates with two configurations of each parent and patch laminate were produced,which were further subjected to the QSI test.The results reveal the effectiveness of the repair method,as all the repaired laminates show higher impact resistance compared to the respective pristine laminates.Patches of[45°/0°/0°/45°]configuration when repaired by taking[45°/45°/0°/0°]s and[45°/0°/45°/0°]s as parents exhibited 68%and 73%higher peak loads,respectively,than the respective pristine laminates.Furthermore,parent and patch of configuration[45°/0°/45°/0°]s and[45°/0°/0°/45°],respectively,attain the highest peak load,whereas[45°/45°/0°/0°]s and[45°/45°/45°/45°]combinations possess the most gradual decrease in the load. 展开更多
关键词 carbon fiber reinforced polymers(cfrp) Quasi-isotropic laminate Quasi static indentation(QSI) Acoustic emission(AE) Composite repair
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Research on High-Velocity Impact Damage Monitoring Method of CFRP Based on Guided Wave
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作者 WANG Yang YANG Xiaofei +1 位作者 QIU Lei YUAN Shenfang 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2024年第S01期60-69,共10页
Carbon fiber-reinforced polymer(CFRP)is widely used in aerospace applications.This kind of material may face the threat of high-velocity impact in the process of dedicated service,and the relevant research mainly cons... Carbon fiber-reinforced polymer(CFRP)is widely used in aerospace applications.This kind of material may face the threat of high-velocity impact in the process of dedicated service,and the relevant research mainly considers the impact resistance of the material,and lacks the high-velocity impact damage monitoring research of CFRP.To solve this problem,a real high-velocity impact damage experiment and structural health monitoring(SHM)method of CFRP plate based on piezoelectric guided wave is proposed.The results show that CFRP has obvious perforation damage and fiber breakage when high-velocity impact occurs.It is also proved that guided wave SHM technology can be effectively used in the monitoring of such damage,and the damage can be reflected by quantifying the signal changes and damage index(DI).It provides a reference for further research on guided wave structure monitoring of high/hyper-velocity impact damage of CFRP. 展开更多
关键词 guided waves structural health monitoring(SHM) carbon fiber reinforced polymer(cfrp) high-velocity impact
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Thermo-Stamping Process of Glass and Carbon-Fibre Reinforced Polymer Composites
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作者 Walid Harizi Zoheir Aboura +1 位作者 Mylène Deléglise-Lagardère Valérie Briand 《Materials Sciences and Applications》 2020年第5期319-337,共19页
In this work, manufacturing tools for thermoplastic (TP) composites have been developed. The chosen process involves the stacking alternately of oriented dry fabrics and TP films and does not use semi-products in orde... In this work, manufacturing tools for thermoplastic (TP) composites have been developed. The chosen process involves the stacking alternately of oriented dry fabrics and TP films and does not use semi-products in order to reduce material costs. This study was specifically directed towards optimizing the impregnation of continuous glass and carbon fibres reinforcing two TP amorphous matrices, the polyphenylsulfone (PPSU) and polyetherimide (PEI), to obtain semi-finished products employed for aeronautical structures. The impregnation quality of inter and intra-yarns is analyzed and validated by optical and scanning micrographic observations conducted with an optical and a Scanning Electron Microscopies (SEM), respectively. The study showed that besides the process parameters and porosity distribution in the core of warp yarns, the impregnation quality depends on the surface properties of constituents. Desizing treatment has been carried out to improve the wettability of fibres by the TP matrices. 展开更多
关键词 THERMOPLASTIC Resin carbon-Fibre Reinforced polymer (cfrp) Glass-Fibre-Reinforced polymer (GFRP) Porosity Scanning Electron Microscopy (SEM)
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冲蚀角对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)蒙皮涂层去除及重涂附着力的影响 被引量:4
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作者 赵洋洋 卢文壮 +2 位作者 吴泊鋆 孙玉利 左敦稳 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期116-123,共8页
为解决飞机CFRP蒙皮涂层高效去除问题,改善重涂涂层附着力,采用塑性磨料射流加工方法对CFRP蒙皮损伤涂层去除,通过分析单颗磨料的速度和冲击力,研究不同冲蚀角度下磨料对涂层的冲蚀行为,探究塑性磨料射流冲蚀角对表面形貌、去除机制、... 为解决飞机CFRP蒙皮涂层高效去除问题,改善重涂涂层附着力,采用塑性磨料射流加工方法对CFRP蒙皮损伤涂层去除,通过分析单颗磨料的速度和冲击力,研究不同冲蚀角度下磨料对涂层的冲蚀行为,探究塑性磨料射流冲蚀角对表面形貌、去除机制、材料去除率、接触角与表面自由能及重涂涂层的附着力方面的影响。结果表明:塑性磨料对涂层的冲蚀机理为塑性变形去除,在30°~70°冲蚀角下,磨料对涂层的冲蚀模式为滑擦、耕犁和切削。随着冲蚀角的增加,颗粒的切向分力减小,法向分力增加,法向冲蚀的冲蚀模式为剪切和挤压变形去除材料去除率递减。在所选冲蚀角范围内,当冲蚀角为30°时,聚氨酯涂层的材料去除率最大。随着冲蚀角的改变,表面粗糙度、润湿性和表面自由能发生变化,当冲蚀角为70°时,重涂后的涂层附着力较好,较初始涂层附着力提高28%左右。研究成果可为飞机CFRP蒙皮涂层的高效去除及附着力的改善提供参考。 展开更多
关键词 射流加工 冲蚀角 塑性磨料 碳纤维增强树脂复合材料(cfrp) 涂层
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CFRP板-钢黏结界面的疲劳性能 被引量:2
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作者 柯璐 朱夫瑞 +2 位作者 李传习 陈正 张清华 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期266-274,共9页
开展了碳纤维增强聚合物(CFRP)板-钢双搭接试件的疲劳试验,考虑荷载水平的影响,分析了黏结界面的疲劳性能,比较了基于平均黏结应力幅或局部黏结应力幅的中值及设计疲劳曲线(S-N曲线)的适用性.结果表明:疲劳荷载下CFRP板-钢接头的主要破... 开展了碳纤维增强聚合物(CFRP)板-钢双搭接试件的疲劳试验,考虑荷载水平的影响,分析了黏结界面的疲劳性能,比较了基于平均黏结应力幅或局部黏结应力幅的中值及设计疲劳曲线(S-N曲线)的适用性.结果表明:疲劳荷载下CFRP板-钢接头的主要破坏模式为钢-胶层界面剥离或钢-胶层/CFRP板-胶层界面剥离的混合破坏模式;不同荷载水平下荷载-位移曲线斜率的变化趋势大致相同;界面损伤从界面黏结应力较大的加载端开始,逐渐向自由端扩展,扩展至一定程度后界面突然断裂;采用幂函数公式预测试件的疲劳寿命时,基于平均黏结应力幅S-N曲线的拟合优越性更为显著,疲劳极限为1.88 MPa;最后,给出了具有95%可靠度的设计S-N曲线. 展开更多
关键词 碳纤维增强聚合物 钢板 黏结界面 疲劳性能 疲劳曲线
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