碳纤维布加固钢筋混凝土构件小偏拉试验

目的研究碳纤维布加固钢筋混凝土构件小偏拉的受力性能和变形能力，探讨配筋率、碳纤维布层数和加固后构件开裂荷载、极限荷载之间的定量关系．方法对6根相同截面不同配筋率和碳纤维布层数的小偏拉构件进行单调短期加载对比试验，分析各因素对构件开裂荷载和极限荷载的影响．结果试验研究表明，采用碳纤维布加固钢筋混凝土构件小偏拉效果明显，其承载力可提高17％～34％；随着贴布层数的增加，构件承载力明显增加，随着配筋率的增大，加固效果有所下降；粘贴碳纤维布可以很好地限制钢筋混凝土小偏拉构件的裂缝宽度及间距，尤其是边缘裂缝宽度．结论采用碳纤维布加固钢筋混凝土构件小偏拉以提高其承载力可行且对改善受拉构件的耐久性有一定实用意义，研究成果对类似实际工程具有借鉴作用和参考价值．

矩形截面双向偏拉构件正截面承载力有限元分析

为改进输电线路中矩形截面双向偏拉构件设计偏保守的简化公式,针对正截面承载力有限元法提出一种简捷迭代方法和流程图,开发了软件,实现了矩形截面双向偏拉等情况下的正截面承载力的有限元法配筋分析、N—M及M_(X)—M_(Y)相关曲线的绘制。有限元法比简化公式法更加精确,对比分析表明,按考虑材料非线性的有限元法进行配筋设计,较简化公式法的配筋面积计算值小40%左右。文中对简化公式法提出了改进,改进后相对原公式节约钢筋面积约5%。

工字梁偏拉原因分析及控制措施

在预制后张法预应力工字梁过程中 ,由于工字梁长宽比较大 ,各工序累计形成施工偏差 ,很容易造成工字梁张拉后横向弯曲 (又称“偏拉”)。

连续SiCf/TC17复合材料室温偏轴拉伸性能研究

采用磁控溅射法结合热等静压工艺制备SiCf/TC17复合材料,通过SEM观察试样的断口形貌,研究了复合材料在室温的偏轴拉伸性能及断裂机制。结果表明:纤维偏轴角度在0°~2°间,复合材料轴向性能变化较小,拉伸强度稳定在1960~1987 MPa;纤维偏轴角度再增大时(>2°),材料拉伸强度近似呈单调线性降低,由1870 MPa降至1797 MPa。纤维偏轴角度较小时(≤2°),平坦区基体与纤维断裂面平整,且两者的断裂面平行。纤维/基体界面没有明显的脱粘破碎迹象;纤维偏轴角度较大时(>2°),部分纤维存在“斜切断裂”,纤维拔出距离变长,且不再与基体的断裂面保持在同一平面,基体撕裂损伤严重。依据断口形貌结合局部承载模型,详细论述了SiCf/TC17复合材料两种拉伸失效的断裂过程。纤维偏轴角度较小时(≤2°),裂纹萌生于纤维间距较小的反应层,在界面处钝化或偏转进而形成不同截面的平坦区,当纤维超过承载能力极限,试样整体断裂;纤维偏轴角度较大时(>2°),“拉-剪”耦合效应导致C涂层与反应层间的界面脱粘破碎形成裂纹源,裂纹加速反应层受损或导致界面脱粘致使纤维断裂,当基体及剩余纤维超过承载能力极限,试样整体断裂。

偏轴载荷下连续SiC纤维增强钛基复合材料的拉伸行为研究

连续SiC纤维增强钛基(SiCf/Ti)复合材料是未来高性能动力装置的关键材料之一。针对SiCf/Ti复合材料中纤维与试样轴向载荷常存在一定偏轴角度的问题,通过室温拉伸、有限元模拟和断口表征研究了偏轴角度对SiCf/TC17复合材料力学性能和失效机理的影响。根据SiCf/TC17复合材料力学性能、断口形貌和应力分布可以定义一个临界偏轴角度,其数值约为1°。结果表明,随偏轴角度的增加,复合材料试样的抗拉强度下降,且当偏轴角度超过临界值时,抗拉强度下降速率增加。复合材料的失效机制与偏轴角度相关,当偏轴角度小于临界值时,试样断口由数个平坦的断面组成,纤维拔出和界面开裂程度都较低,纤维断面基本垂直于轴线,为典型的正应力断裂形貌;当偏轴角度大于临界值时,断口的起伏程度增加,纤维拔出和界面开裂现象都更加明显,部分纤维开始出现剪切断裂,表明拉剪耦合在断裂中起到重要作用。因此,对于SiCf/TC17复合材料轴向试样而言,应将纤维与试样整体的偏轴角度控制在临界值内,以获得有效的性能测试数据。

配筋钢管混凝土柱轴拉及偏拉性能试验研究

针对4m长内配钢筋钢管混凝土试件开展轴拉和偏拉试验,研究其受力过程及破坏形态,获得了试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线和试件的受拉承载力及刚度,并与同尺寸的空钢管和钢管混凝土试件进行了比较。研究结果表明:内配钢筋可以有效地增加试件的受拉承载力和刚度,且当试件达到轴拉承载力时钢筋可以屈服;核心混凝土的存在使得外钢管在受拉时处于双向应力状态,从而提高了钢管混凝土试件的受拉承载力,壁厚为4 mm和6 mm的钢管混凝土试件的轴拉承载力相比空钢管分别提高13%和15%;在试验研究的基础上提出了内配钢筋钢管混凝土试件在轴拉和偏拉工况下的承载力和刚度计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。

无黏结预应力型钢混凝土偏拉构件裂缝控制试验研究及计算方法

基于对2根型钢混凝土偏拉构件和13根无黏结预应力型钢混凝土偏拉构件的试验现象,分析其裂缝发展形态,深入研究预应力筋根数、预应力度、偏心距、配钢量及配筋率对预应力型钢混凝土偏拉构件的裂缝间距及裂缝宽度的影响,并以试验为基础,推导了预应力型钢混凝土偏拉构件的最大裂缝宽度计算式,计算结果与试验结果吻合较好。

2D-C/SiC复合材料偏轴拉伸力学行为研究

通过对2D-C/SiC复合材料试件进行不同偏轴角度的拉伸实验,研究了偏轴角度对材料拉伸力学特性的影响。通过应变片分别测得了材料加载方向和纤维束方向上的应力-应变行为,对比分析了偏轴角度对上述应力-应变行为的影响;并结合试件断口扫描电镜照片,阐释了纤维束方向上拉伸和剪切损伤间的相互耦合效应。实验结果表明,材料的拉伸模量和强度随偏轴角度的增大出现明显下降;材料纤维束方向上的拉伸损伤和剪切损伤具有显著的相互促进作用。最后,以材料0°拉伸和45°拉伸实验数据为基础,建立了材料的偏轴拉伸应力-应变行为预测模型,模型预测结果与实验结果吻合较好。

GLARE层板偏轴拉伸性能

通过对两种GLARE层板(纤维单向铺层与正交铺层)偏轴拉伸的研究,可以发现,无论偏轴拉伸的角度如何,当铝板屈服后,GLARE层板会从线性阶段进入非线性阶段。单向纤维增强层板,随着偏轴拉伸角θ的增大,极限拉伸强度和硬化指数n都相应明显的减小。单向层板,当偏轴拉伸角θ>15°时,纤维/环氧树脂层横向裂纹在GLARE拉深破坏之前出现。正交层板,14°<θ<76°时,才出现横向裂纹。正交与单向纤维层板破坏的现象不同,破坏机理也不同。

平面三向织物增强橡胶复合材料的偏轴拉伸性能研究

研究了平面三向织物增强橡胶复合材料的偏轴拉伸性能,并与平纹织物增强橡胶复合材料的偏轴拉伸性能进行了对比,同时分析了试样形状(长方形和哑铃形)对织物增强橡胶复合材料的偏轴拉伸的影响。结果表明,平面三向织物增强橡胶复合材料在各个方向的拉伸断裂强度及断裂伸长率变化较小,表现出准各向同性,而平纹织物增强橡胶复合材料则表现为明显的各向异性;哑铃形试样更适合织物增强橡胶复合材料的偏轴拉伸性能测试。

碳纤维单丝偏轴拉伸力阻效应实验与理论分析

碳纤维在复合材料基体中的分布较大程度地影响了碳纤维智能材料的感知特性,故需在微米尺度下研究多角度偏轴拉伸下的碳纤维单丝的力电功能响应。测试了不同角度拉伸环境下碳纤维单丝的电阻变化,并对其电阻的变化情况进行了分析。结果表明碳纤维单丝在外载荷偏轴拉伸作用下电阻变化与拉伸角度间存在非线性关系。外载荷在纤维方向产生的应变对电阻变化率的作用强于垂直纤维方向应变对电阻变化率的作用,62°拉伸角为正负力阻效应的临界角度。

PTFE膜材料的偏轴拉伸性能及破坏机理

为深入把握PTFE膜材料的率相关力学性能及破坏机理,对3种常见的PTFE膜材料进行了偏轴拉伸试验,主要考虑了0°、5°、15°、25°、35°、45°、55°、65°、75°、85°、90°等11个偏轴角度和10、25、50、100、200、500 mm/min等6种拉伸速率,分析了主要力学参数的变化规律,研究了不同拉伸速率下的膜材破坏模式及破坏机理.结果表明:不同拉伸速率下膜材主要力学参数的变化规律比较一致,表现出明显的各向异性;材料的抗拉强度与破坏模式密切相关,随着拉伸速率的增加,抗拉强度逐渐升高,且与拉伸速率的对数呈近似线性关系,这主要与材料应变能及编织结构有关;材料的破坏模式和断裂延伸率受拉伸速率的变化影响不明显.

单向热塑性复合材料层压板偏轴拉伸试验及其数值模拟

AS4/PEEK作为一种高性能的热塑性复合材料在航空航天、军事和汽车等领域应用广泛.对不同角度的单向AS4/PEEK层压板进行偏轴拉伸试验,获得了相应的应力-应变曲线、拉伸强度和断裂面角度.在数值模拟中,采用单参数三维塑性模型描述AS4/PEEK的非线性力学行为,模型中的塑性参数使用信任域反射算法得到.结合LaRC05准则和裂纹带理论开发了基于Abaqus的用户材料子程序VUMAT,并将其应用于偏轴拉伸的数值模拟.结果显示该三维弹塑性损伤本构模型能够较准确地模拟AS4/PEEK的塑性效应,且预测的拉伸强度与试验结果吻合良好.本文提出的三维弹塑性损伤模型为热塑性复合材料塑性变形和损伤的综合分析提供了一种准确且有效的方法.

含孔隙缺陷三维五向编织复合材料偏轴拉伸力学性能分析

针对孔隙缺陷对材料力学性能的重要影响,在材料细观模型中引入随机分布的孔隙缺陷,研究了含孔隙缺陷三维五向编织复合材料的偏轴拉伸力学性能。基于2种典型编织角试件,讨论了孔隙率对材料正轴力学性能的影响,通过与实验数据对比,确定了材料的孔隙率。结合周期性边界条件施加偏轴拉伸载荷,获取了不同偏轴角度下材料的应力-应变曲线,并预测了材料的强度性能。模拟了典型偏轴角度下材料的细观损伤起始、演化过程,分析了材料的失效机理,为其他复合材料结构孔隙缺陷问题及偏轴载荷问题数值分析提供了一定的参考。

硬件测试中自动控制板卡电压拉偏的方法

在硬件板卡设计中,对硬件板卡的供电电压范围都有一定的要求,为了方便验证同一批次产品中每张板卡供电电压范围的一致性及板卡跌落电压检测电路是否能有效工作,利用TPS5430DDA开关电源芯片提出了一种板卡拉偏电压自动控制的方法。该方法易于实现,电路简单,可应用于整个生产测试环节。

三向碳碳材料在小偏轴角拉伸下的切口强度预报

在小偏轴角拉伸下,带切口的三向碳碳材料平面试件首先沿切口平面作自相似扩展。扩展到断裂的纤维束数与宽度方向的纤维束总数之比达到某一数值时,试件沿纤维束(或在另一些单层中垂直纤维束)方向剪断。断裂是灾难性的,所以这种切口强度预报与简单拉伸时的切口强度预报是相当的;区别仅在于在小偏轴角拉伸时,纤维束除受拉伸应力外,还作用有不可忽视的剪应力。本文对纤维束作了拉剪联合作用的强度测量,以得到其强度的概率分布的参数。据此预报了三向碳碳材料在小偏轴角拉伸时的切口强度,以及整个试件剪断时的断裂的纤维束数与纤维束总数之比值,理论预报与实验结果吻合良好。

Kapton薄膜偏轴拉伸试验研究

为深入揭示Kapton高分子膜材强度和刚度特征,对其进行7个偏轴角度(0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°)下的单轴拉伸试验,获得了材料在各角度下的应力-应变关系、强度和断裂延伸率等数据,推导了相应的弹性模量-应变关系。结果表明:Kapton薄膜为典型的非线性、各向异性材料,整个拉伸过程的应力-应变曲线可以分为3个阶段,即近似弹性段、应变强化段、应力强化段;Kapton膜材强度随偏轴角度的变化表现出“N”形分布规律,异于Tsai-Hill等强度准则的“U”形规律,这是由于膜材内部分子链的择优取向,导致偏轴角度30°时抗拉强度最大,偏轴角度60°时抗拉强度最小;断裂延伸率随偏轴角度的增大呈现出增大的趋势;不同偏轴角度下的弹性模量均有所差异,正交各向异性板的弹性理论可以较好预测Kapton膜材的等效弹性模量;研究所得结论可为Kapton膜材强度、变形预测及相应的充气可展结构设计分析提供参考。

短玻璃纤维增强PA66的偏轴拉伸模量和强度研究

对含30%质量分数短玻璃纤维注塑增强PA66材料,按照与注塑方向成0°、30°、45°、60°和90°裁取试验件,进行偏轴拉伸试验,得到了5组试验件的载荷-位移曲线、拉伸模量和拉伸强度。应用45°偏轴拉伸测定了材料的剪切弹性模量。通过对偏轴拉伸模量和强度对比,以及应用复合材料计算剪切模量的结果对比应用各向同性计算的结果,证明了短纤维复合材料并不能当做传统各向同性材料来处理分析,是具有各向异性的材料。分析表明,连续纤维偏轴拉伸模量计算方法对于短纤维复合材料仍然适用,蔡-希尔失效判据也能较好的适用于这种材料。从试验结果和偏轴模量以及强度计算发现,60°是最差承载角。

铺层参数对混杂复合材料偏轴拉伸性能影响

研究了铺层参数对纤维增强塑料排烟筒内衬偏轴拉伸性能的影响,从而为施工提供相应的数据支持。采用单向玻璃纤维布(U)/短切玻璃纤维毡(C)/乙烯基酯树脂制备层合板。设计7种不同的铺层结构:[U/U/C]、[U/U/C]2、[U/U/C]3、[U/U/C]4、[C/U/U/U/U/C]、[U/C/U/U/C/U]、[U/U/C/C/U/U],[U/U/C]为基本结构单元,[U/U/C]2、[U/U/C]3、[U/U/C]4分别为基本结构单元[U/U/C]的2叠加结构、3叠加结构和4叠加结构。采用手糊成型的方法制备板材,分别研究了基本结构单元的叠加数以及铺层顺序对7种铺层结构的偏轴拉伸性能的影响。结果表明:随着偏轴角度的增加,7种铺层结构强度逐渐下降,7种铺层结构在偏轴角度为15°时的强度相对于0°强度分别下降了49.58%、37.00%、25.98%、25.24%、40.33%、40.93%、38.80%,纤维增强塑料排烟筒内衬施工过程中造成的偏角应控制在15°以内。随着基本结构单元循环次数增加,[U/U/C]、[U/U/C]2、[U/U/C]3、[U/U/C]4四种铺层结构在0°方向的强度没有明显差异,在15°~90°偏角范围内,偏轴拉伸强度逐渐增加;[C/U/U/U/U/C]、[U/C/U/U/C/U]、[U/U/C/C/U/U]三种对称层合板在0°方向的强度比非对称[U/U/C]2提高了13.43%、25.73%和27.84%;适当增加纤维增强塑料排烟筒内衬基本结构单元数和采用对称铺层可提高偏轴强度。

广角机织物的织造工艺及其偏轴拉伸力学性能

为开发适用于不同应用领域的产业用纺织品,在对原有普通剑杆织机改进的基础上,探讨了广角机织物的织造工艺,织造了经纱和纬纱夹角为120°的涤/棉平纹广角机织物。借助万能材料试验机研究了普通涤/棉正交织物和广角机织物不同偏轴方向的拉伸力学性能,获得了其应力-应变曲线和特征值变化规律,并分析了其变形及失效模式。结果表明:对于普通正交机织物和广角机织物,其拉伸断裂强力均呈现出明显的极轴特性;在断裂强力相同的情况下,与普通正交机织物相比,广角机织物纬向的断裂伸长率提高了30%,经、纬向弹性模量分别提高了42%和79%,展现出优异的强度和变形特征。