Fatigue behavior of basalt-aramid and basalt-carbon hybrid fiber reinforced polymer sheets

In order to study the fatigue failure mode and fatigue life laws of basalt-aramid and basalt-carbon hybrid fiber reinforced polymer （ FRP ） sheets, fatigue experiments are carried out, considering two hybrid ratios of 1 ： 1 and 2：1 under different stress levels from 0.6 to 0.95. The results show that fractures occur first in carbon fibers or aramid fibers for the specimens with hybrid ratio of 1： 1, namely B1A1 and B1C1, while a fracture occurs first in basalt fibers for the specimens with a hybrid ratio of 2： 1, namely B2A1 and B2C1. The fatigue lives of the hybrid FRP sheets increase with the improvement of the content of carbon fibers or aramid fibers, and the influence of the carbon fibers content improvement to fatigue life is more significant. The fatigue performance of B2A1 is relatively worse, while the fatigue performance of B1C1 and B2C1 is relatively better. Finally, a new fatigue stiffness degradation model with dual variables and double inflection points is presented, which is applicable to both hybrid and normal FRP sheets.

玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙混杂板材的制备与性能研究

玻璃纤维增强热塑性复合材料具有重复成型、高韧性、高耐久性、可设计、环境友好及可回收利用等优势。为解决由聚丙烯树脂粘度高与尼龙树脂吸水率高引起的复合材料成型工艺与耐久性问题,本项目采用模压工艺研发并制备了玻璃纤维增强聚丙烯/尼龙混杂复合材料板材,研究了混杂模式对于板材力学性能与热性能的影响规律与机理,比较分析了水分子在混杂复合材料内的扩散行为。研究发现,单层层间交替混杂模式板材具有最高的力学性能,拉伸、弯曲和剪切强度最大提升率为132.8%、127.4%和110.4%,归因于混杂板材中两种预浸带在层间粘结-挤压作用下协同受力,材料性能充分发挥;相比之下,五层预浸带层间交替混杂模式板材存在明显薄弱界面层,削弱了板材整体协同受力作用。此外,混杂板材由于聚丙烯树脂憎水性以及逐层交替混杂模式,延缓或阻止了水分子在尼龙树脂内部的吸收和扩散行为,导致混杂板材吸水率大幅下降,这对于提升尼龙树脂基复合材料的耐久性具有重要意义。

混杂纤维布加固混凝土梁的试验研究

本文首次提出混合采用玻璃纤维布和碳纤维布对钢筋混凝土梁进行加固的思路 ,并开展了对比试验研究。结果表明相对碳纤维布加固方法 ,混杂纤维布加固法既能提高构件的延性 。

高强玻璃纤维/碳纤维混杂复合材料加固混凝土梁的抗弯试验研究

以高强玻璃纤维 (SGF)布与碳纤维 (CF)布混杂加固混凝土梁 ,进行对比试验研究 ,结果表明 ,与单一CF布加固相比 ,SGF/CF布混杂加固不仅使梁的延性显著提高 ,加固成本大幅降低 ,而且承载力也略有提高 ,仅刚度略为降低。

CFS/AFS混杂加固RC梁非线性有限元分析

针对碳/芳纶纤维布混杂加固钢筋混凝土梁的这种新型的加固方法,通过建立不同材料本构方程,对单层及双层加固模型进行了非线性有限元分析.分析了纤维布长度及加固形式对加固梁弯曲刚度、初裂载荷及极限载荷的影响,并将计算结果与试验结果进行了对比,发现非线性有限元计算结果与试验结果吻合较好,混杂加固具有良好的混杂效应,碳纤维布高强度的特点得到充分发挥.

纤维布混杂形式对混凝土界面力学性能的影响

针对CFS-GFS混杂加固钢筋混凝土梁的一种新型加固方法,通过建立不同材料本构方程,对8种不同加固模型做了非线性界面有限元数值计算。分析了不同加固形式下界面端部剪应力与正应力的分布规律,结果表明界面剪应力与正应力极大值均出现在加固界面端部,且在较短的距离内迅速减小。CFS-GFS混杂加固可以有效降低界面剥离应力,通过控制GFS在加固中所占比例,能够在保证承载力足够的情况下,改善加固界面力学性能,避免端部处发生界面或保护层剥离破坏现象。

CFRP/GFRP混合加固混凝土梁二次受力的试验研究

进行了5根钢筋混凝土梁的试验,通过这些粘贴CFRP、GFRP及CFRP/GFRP混杂加固钢筋混凝土梁在不同加载历程下的对比试验,研究了不同初始应力状态下FRP加固钢筋混凝土梁的破坏模式、抗弯正截面承载力、弯曲变形,混凝土、钢筋和纤维布的应变以及裂缝开展等方面的内容.

纤维复合材料加固混凝土轴压柱的应用研究现状和展望

简述了纤维复合材料加固轴压柱的方法。在着重讨论不同纤维材料性能及其加固柱的破坏模式和加固效果的基础上 。

碳/芳纶纤维布加固混凝土梁界面性能数值研究

通过对8种不同加固形式钢筋混凝土梁的界面性能进行了数值研究,分析了单层、双层及碳/芳纶混杂纤维布1.2m和1.6m粘贴长度的对界面性能的影响。数值计算结果表明,混杂加固可以有效地控制纤维布末端界面剪应力大小,而且界面正应力也有所降低,混杂加固方式具有优良的界面混杂效应。对不同长度的混杂纤维布加固模型计算发现:随着纤维布有效粘贴长度的减小,胶层端部界面剪应力与正应力成比例增加,增加比例随距离的增加,成递减趋势。混杂界面数值研究对理解界面力学性能和指导混杂加固设计具有一定的实践意义。

混杂纤维复合材料及其在混凝土梁柱加固中的应用研究

首先简要综述混杂纤维复合材料的特点 ,然后介绍开展的层间混杂玻璃纤维布和碳纤维布加固混凝土梁、柱的试验研究情况。说明相对碳纤维布加固方法 ,混杂纤维布加固法既能在保证承载力的前提下提高构件的延性 ,又能显著降低加固成本。

高强玻璃纤维布碳纤维布混杂加固混凝土梁柱的试验研究

提出高强玻璃纤维 (SGF)布和碳纤维 (CF)布层间混杂加固混凝土梁、柱的思路并进行试验研究。结果表明 ,相对CF布加固方法 ,SGF CF混杂纤维复合材料 (HFRP)加固法既能在保证承载力的前提下显著提高构件的延性 ,又能显著降低加固成本 ,仅刚度略有下降。

纤维布增强混凝土抗剪承载力设计的若干问题

根据已有纤维布加固钢筋混凝土梁的抗剪实验研究结果 ,指出ACI建议的抗剪计算方法的不足之处 ,并提出改进方法。

碳/玻璃纤维混杂布加固混凝土梁抗弯性能试验研究

试验研究了碳/玻璃纤维混杂布加固混凝土梁的抗弯性能,并与单一碳纤维布和玻璃纤维布加固梁进行了比较.结果表明,分别与单一碳纤维布和玻璃纤维布加固梁相比,碳/玻璃纤维混杂布加固梁的能量延性系数分别提高了24.0%和25.5%,表明混杂纤维布加固混凝土梁的延性显著优于单一纤维布加固混凝土梁.

碳/玻混杂纤维布加固混凝土圆柱轴心受压性能

进行了素混凝土柱(未加固)、两层单一碳纤维(CFRP)加固混凝土柱、两层单一玻璃纤维(GFRP)加固混凝土柱和两层碳/玻不同比例层内混杂纤维(HFRP)加固混凝土柱的对比试验研究,以探讨各种加固条件下试件的破坏过程和特征。试验结果表明,相对于单一CFRP加固混凝土柱,碳/玻HFRP加固混凝土柱在保证一定的极限承载力的前提下能显著提高其延性,同时降低加固的成本。

混杂纤维板在机械锚固快速加固法中的应用

FRP板机械锚固快速加固法是一种新型的FRP加固方法,可以通过铆钉快速地将FRP板固定在构件表面,达到快速、有效加固的目的。传统的FRP板由于典型的正交各向异性,打入铆钉后,当FRP板承受较高的拉力时,很容易表现出劈裂破坏,不能满足快速加固法的适用要求,而新型的混杂纤维板在纵横两个方向都具有较高的抗拉强度,其性能满足快速加固法的使用要求。介绍了这种新型的FRP板在机械锚固快速加固法中的应用,包括锚固性能、破坏模式和施工方法等。

混杂纤维片材拉伸性能研究

参考标准GB/T3354-1999测试了由碳纤维、玻璃纤维和尼龙纤维等编织的不同混杂纤维布和增强环氧树脂复合板的拉伸强度、弹性模量和拉伸过程曲线等,分析了混杂比例对干纤维布和纤维增强环氧树脂板拉伸性能的影响。结果表明:与1C1G和2C1G纤维布相比,1C2G单向纤维布呈现出更为理想的分级破坏形式,应力传递更稳定;在碳、玻璃混杂纤维增强环氧树脂板体系中,1C2G复合板延性优越,最大延伸率达1.68%;与碳、玻璃混杂纤维增强环氧树脂板相比,含有尼龙纤维的混杂纤维树脂板在拉伸过程中具有下降段,延性效果改善良好,但抗拉强度偏低;环氧树脂在复合材料中进行应力传递和重分配,有效提高了复合材料的整体受力性能。

采用碳纤维材料进行加固的新方法

从预应力碳纤维布加固技术、混杂纤维加固、碳纤维板加固等方面 ,对碳纤维材料在加固工程中的一些新方法进行了介绍 ,指出该技术已较成熟 。

基于玄武岩纤维的新型混杂布的制备和性能研究

介绍了由玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维等编织的新型单向层内混杂纤维布的制备工艺和方法,并通过试验研究了它的极限拉伸强度、弹性模量、延性等规律,根据试验结果与应力-应变关系曲线,分析了纤维混杂比例对单向层内混杂纤维布性能的影响。结果表明,与B/A、B/C混杂纤维增强材料相比,B1A1的延性较好,抗拉强度偏低,而B2C1的抗拉强度较高,延性也较好。环氧树脂在复合材料中起到应力传递和重分配作用,有效提高了纤维混杂复合材料的整体力学性能。

混杂纤维布加固木梁受弯性能研究

混杂纤维布加固木结构具有施工简便、增强显著且不改变构件原有尺寸等优点,但同样存在理论计算困难、无法准确评估等问题.为了研究混杂纤维布加固木梁的受弯性能,首先考虑木材节疤作用,结合Hashin失效准则、Hill屈服准则和损伤力学等原理,提出了一种基于弹塑性损伤本构模型的混杂纤维布加固木结构的有限元模拟方法;然后选取性能较优的单向编织混杂纤维布加固木梁进行试验研究,并将试验结果与有限元模拟分析结果进行对比,研究结果表明,提出的有限元模拟方法能够较好地模拟木材和混杂纤维布两种材料的非线性行为,试验结果也验证了有限元模拟方法的准确性.该研究结果可以为混杂纤维布加固木结构构件的计算评估提供科学依据.

混杂纤维布加固轻骨料混凝土梁的试验研究

针对11根纤维布加固的轻骨料混凝土梁和纤维增强轻骨料混凝土梁,采用静载试验方法,研究了纤维布加固轻骨料混凝土复合梁在静力作用下结构受力的变化规律、混杂纤维布加固梁的加固效果和混杂纤维轻骨料混凝土梁的纤维增强效果。研究结果表明:采用混杂纤维布加固可以有效提高复合梁的抗弯承载能力,梁的抗弯刚度也有一定的提高;混杂纤维布加固复合梁的变形性能和延性要好于碳纤维布加固梁;在轻骨料混凝土中掺入塑钢混杂纤维对加固梁的抗弯承载力、抗弯刚度和梁的延性均有一定的改善。