玻璃纤维增强塑料球阀气固两相流冲蚀数值模拟研究

本文以玻璃纤维增强塑料(GFRP)制作的DN50浮动球阀为研究对象,运用Fluent对球阀内部流场进行了数值模拟,分析了球阀内部流场运动规律,同时分析了相对开度(C_(v))、颗粒直径(d)对壁面冲蚀的影响。研究结果表明:当C_(v)=20~80时,球阀内部流场存在着循环流,循环流会对流体造成一定的能量损失,流体速度的增大和阀球开度的减小都会增大流体的能量损失;球阀冲蚀面积随入口速度的增大而减小,而壁面冲蚀速率则相反,随着粒子直径的不断增大,壁面冲蚀速率先减小后增大;球阀开度的变化影响了流道结构、流体速度,从而对不同直径颗粒的运动轨迹产生影响。当颗粒直径较小时(d<425μm),减小阀门开度能降低壁面冲蚀率,当颗粒直径较大时(d>600μm),增大阀门开度能够降低壁面冲蚀率。

玻璃纤维增强塑料浮动球阀密封性能分析

采用玻璃纤维增强塑料(GFRP)制作的球阀,具有强度高、密度小、耐酸碱腐蚀等优点,已逐步取代金属球阀应用在氯碱化工管道中。以DN50 GFRP浮动球阀为研究对象,分析常压下旋塞预紧力、密封件摩擦因数和密封面宽度对其密封性能的影响,并探究阀球推荐工作压力和GFRP浮动球阀整体设计参数对密封性能影响的主次顺序。结果表明:GFRP浮动球阀最高工作压力不应超过3 MPa,在常压环境下,需施加550 N以上的旋塞预紧力才能保证球阀正常密封;增大密封面摩擦因数可提高其密封性能,当密封面摩擦因数达到0.2时,密封面上最低密封比压最接近临界密封比压,材料利用率最高;随密封面宽度增加,最大密封比压呈先减小后增大的趋势,综合考虑球阀的使用寿命和材料利用率,该阀座的最佳密封面宽度为8.65 mm;密封面宽度对GFRP浮动球阀密封性能影响最大,其次为旋塞预紧力,密封件摩擦因数的影响最小。

玻璃纤维增强塑料筋混凝土框架抗震性能的试验研究

为了研究玻璃纤维增强塑料筋混凝土框架的抗震性能,设计几何相似比为1∶4的结构缩尺模型,进行模拟地震振动台试验,采用4个不同强度水平地震作用进行单向、双向以及三向的地震波激励,得到模型的损伤和位移等宏观地震响应。结果表明:在罕遇地震作用下,玻璃纤维增强塑料筋结构达到中等破坏程度,但仍保持良好的整体性,基本符合“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设防标准;玻璃纤维增强塑料筋结构在竖向刚度突变位置出现较为严重破坏;为推迟构件开裂并提高承载能力,可使柱端弯矩增大系数增大并根据截面等效模量增大玻璃纤维增强塑料筋面积;在八度罕遇地震时,玻璃纤维增强塑料筋结构的层间位移角超过钢筋混凝土框架结构层间位移角限值,但仍具备一定的承载能力。

基于玻璃纤维增强塑料水下结构物的防护设计

与钢结构相比,质轻高强的复合材料具有优异的耐海水腐蚀、抗疲劳性能,并且营运成本较低。该文基于NORSOK-U-001和ISO 13628-1规范,设计了首套国产玻璃纤维复合材料PLET保护罩,并按照规范要求,从渔网拖挂、落物冲击以及ROV友好性3个方面进行产品测试。测试结果表明,该保护罩结构强度和结构设计满足规范要求,可为今后的国产玻璃纤维复合材料水下防护结构设计提供参考。

核电厂玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)管道及材料的应用与探讨

通过分析玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)的应用现状、玻璃钢材料(管道为例)的主要优点以及核电厂管道应用的基本要求,总结了玻璃钢管道相比用于核电的金属管道优势所在,阐述了核电厂使用玻璃钢管道及材料的积极意义,以及国产玻璃钢行业存在的问题和不足,并对玻璃钢产业发展提出了建议和希望。

玻璃纤维增强塑料电缆导管环向拉伸强度的测量及不确定度评定

以编织缠绕拉挤(BWFRP)玻璃纤维增强塑料电缆导管为研究对象,建立了环向拉伸强度测量不确定度的数学模型,根据DL/T 802.2-2017测定样品环向拉伸强度,探讨了破坏载荷、数值修约、试样宽度和试样厚度等参数对测定结果的影响。结果表明:影响环向拉伸强度测量结果的最主要因素是破坏载荷测量重复性,适当增加试验次数可减少因测量重复性引起的不确定度,是提高测量准确性的关键;当玻璃纤维增强电缆导管拉伸强度为273.3MPa时,其扩展不确定度为10.7MPa(包含因子k=2)。

玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋混凝土梁斜截面受力性能

为了解决在恶劣环境下海港等工程钢筋锈蚀所引起的混凝土结构耐久性问题,研究了将玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋替代钢筋应用在混凝土结构中的技术,并以钢筋为对比,进行了16 mm的玻璃纤维增强塑料筋混凝土简支梁的三点抗弯、抗剪力学性能研究.结果表明:在裂缝开展之前,玻璃纤维增强塑料筋混凝土梁的变形略大于钢筋混凝土梁;裂缝开展后,玻璃纤维增强塑料筋混凝土梁的变形增长较快,呈现脆性破坏的特征.玻璃纤维增强塑料筋混凝土梁的开裂荷载只有钢筋混凝土梁的72%左右,剪压破坏荷载为钢筋混凝土梁的77%左右.

多波段激光防护塑料夹层玻璃窗口材料的研究

研究了多波段激光防护塑料夹层玻璃的制备工艺 ,对其性能进行了测试 ,结果表明 ,该激光防护材料对紫外、可见、红外波段的多种激光防护效果显著 ,能见度高 ,抗激光破坏能力强 ,稳定性好。

玻璃纤维增强塑料锚杆设计研究

锚杆支护方法在岩体加固工程中被广泛应用,锚杆作为支护结构的核心应具有足够的安全度和耐久性。由于钢材易腐蚀,钢锚杆的耐久性受到质疑。玻璃纤维增强塑料(GFRP)锚杆是一种由树脂和玻璃纤维复合而成的新型加固材料,具有较好的力学性能和耐腐蚀性能,用其代替传统钢筋用于边坡加固可较好地解决锚杆耐久性问题。GFRP锚杆的结构设计包括锚杆选型,内、外锚固段设计,锚杆间距设计等内容。与钢锚杆相比,GFRP锚杆对横向荷载有较强的敏感性,不能直接与紧固器(如螺母)相连。本项目对自发研制的螺纹耦合半模钢夹具的夹持力进行了试验测试。试验结果表明,单个夹具的夹持力可达到15 t,两个夹具并行使用,可达到35 t的夹持力,完全满足工程锚杆最大荷载设计要求。但夹具与混凝土之间的粘结力均低于锚杆的设计强度,因此,采用两个并行夹具加钢垫板的方式对GFRP锚杆进行外部端部锚固。

玻璃纤维增强塑料约束再生混凝土轴压试验

主要以再生粗集料取代率为试验研究参数,完成了9个玻璃纤维增强塑料(GFRP)约束再生混凝土圆柱试件的轴压试验,重点分析了试件的受压破坏特性、轴向力—纵向位移关系、横向应变发展以及约束再生混凝土的横向变形系数的变化规律.试验和分析结果表明:GFRP约束再生混凝土纵向应力—应变关系呈弹性上升、弹塑性上升、下降、应变强化等4个阶段,其强度得到明显提高,变形性能得到改善,核心再生混凝土和GFRP管之间滑移较小,含再生粗集料试件的横向变形系数普遍低于不含再生粗集料的试件.

取向玻璃纤维增强塑料的应力腐蚀开裂研究

应用断裂力学的理论和方法对±30°、±45°、±60°三种取向玻璃纤维增强塑料的应力腐蚀开裂行为进行了研究,并与单向玻璃纤维增强塑料的应力腐蚀开裂行为进行了比较。结果表明,纤维取向对玻璃纤维增强塑料的应力腐蚀行为有很大影响。三种取向玻璃纤维增强塑料的耐应力腐蚀性能强弱顺序为:±30°、±45°、±60°玻璃纤维增强塑料。与单向玻璃纤维增强塑料相比,三种取向玻璃纤维增强塑料有更高的应力腐蚀临界载荷值,低于该载荷,可以认为在可接受的时间范围内不会发生应力腐蚀。进一步的讨论证实纤维/基体界面在取向玻璃纤维增强塑料的应力腐蚀中起着重要作用。随外加载荷的变化,取向玻璃纤维增强塑料与单向玻璃纤维增强塑料的应力腐蚀裂纹扩展机理不同。

高压磨料水射流切割玻璃纤维增强塑料的试验研究

对玻璃纤维增强塑料的水射流切割工艺进行了试验研究。分析了进给速度、压力、磨料流量、靶距4个主要工艺参数对切割效率、切割断面粗糙度、切缝宽度和断面斜度的影响关系。通过极差分析法确定了最优的工艺参数组合;借用Matlab编程软件对正交试验数据进行非线性多元回归分析,得到磨料水射流切割效率和切割断面粗糙度的工艺参数经验模型。

玻璃纤维增强塑料的基体/玻纤界面粘接及其老化机理研究

在 4 4篇文献的基础上 ,系统讨论了玻璃纤维增强塑料 (GFRP)相关的界面粘结理论及其实验基础 ;比较了界面相的结构、形态 ,并通过对实验结果的分析 ,探讨了环境介质、热和应力对界面相的破坏机理 。

玻璃纤维增强塑料(GFRP)锚杆粘结性能的影响因素分析

通过对国内外大量拉拔试验和梁式试验得到GFRP筋与混凝上粘结性能试验结果的调查分析,探讨了GFRP筋的表面形状与表面处理方法,GFRP直径、GFRP埋入长度、混凝土强度等级与使用环境等因素对GFRP筋粘结强度的影响,指出了FRP筋的粘结滑移关系模型与粘结长度计算公式的特点与应用条件.分析表明:①粘结强度随着肋间距的增大先增加后下降,随着肋高度的增大也是先增加后下降,随着肋宽度的增加而增大;GFRP筋的粘结强度随着埋入长度的增加而降低,随着混凝土强度的提高而增加;GFRP筋在使用环境中性能的劣化使得其与混凝土粘结强度降低.②试验方法与试件没有统一标准,GFRP锚杆粘结性能研究缺少大量实验数据的支撑.

玻璃纤维增强酚醛塑料的磨损性能

通过在酚醛树脂(电木粉)中加入5%至30%不同含量的玻璃纤维,在一定的压力和温度下模压成型,将所得到的玻璃钢材料机加工成特定的试样。然后对试样进行耐磨性能和压缩试验,再对磨损后试样表面形貌和压缩试样断口用三维视频显微镜进行观察。结果表明,随着玻璃纤维含量的增加玻璃钢的耐磨性提高,当玻璃纤维含量达到15%,耐磨性趋于稳定;抗压强度随着玻璃纤维增加开始变化不大,当玻璃纤维含量达到15%时,快速下降。磨损表面的纤维和纤维露头明显提高了玻璃钢的耐磨性,而玻璃纤维的加入对抗压强度贡献极小。

玻璃纤维增强塑料布约束混凝土圆柱尺寸效应

对3根玻璃纤维增强塑料(GFRP)布约束钢筋混凝土圆柱和3根未约束钢筋混凝土圆柱的试件进行了试验,并且对15个模拟试件进行了有限元分析,探究了不同体积配置率对轴心受压下GFRP布约束钢筋混凝土圆柱力学性能的影响规律。研究结果表明:钢筋混凝土圆柱的尺寸越大,其极限抗压强度和极限应变越小,GFRP布约束大尺寸试件的效果越显著;但随着GFRP布体积配置率的增大,大尺寸试件的极限抗压强度降低幅度比小尺寸试件有所减小,并且体积配置率的增加对尺寸效应有所改善。当体积配置率达到0.139时,试件的极限抗压强度的提高幅度有所减弱。对于相似试件,GFRP布体积配置率建议选用0.104较为经济实用。

玻璃纤维增强塑料在建筑门窗中的应用

门窗作为建筑结构中的重要组成部分,但同时也是建筑节能过程中的薄弱部分。基于玻璃纤维增强塑料优异的热工性能,通过玻璃纤维增强塑料的门窗热工性能进行模拟计算,对比不同材料的门窗系统的热工性能,并对其建筑能耗进行模拟,从而评价玻璃纤维增强塑料在建筑门窗中的应用。结果表明,相较于铝质边框,玻璃纤维增强塑料边框节能效果最为明显,建筑节能每年大约可达到6.5 kWh/m^2。因此,玻璃纤维增强塑料在建筑门窗中具有重要的应用价值。

玻璃纤维增强塑料桥面板在德国弗里德伯格公路桥上的应用

近年来,一些使用玻璃纤维增强塑料(GFRP)修建的轻质桥梁已经在美国、日本以及欧洲等国家建成。为了进一步拓展这类桥梁建设的相关经验,德国第一座使用GFRP的公路跨线桥在黑森州建成通车,用以研究及利用纤维增强塑料板与钢梁间的复合作用。以该桥为工程背景,从桥梁结构体系设计、分析计算、试验验证以及施工装配等方面对纤维增强塑料桥面板进行研究,结果表明:这种新型桥梁结构的耐久性良好并能在现场进行快速装配,具有很好的发展前景。

海水海砂再生混凝土与玻璃纤维增强塑料筋黏结性能

采用标准立方体中心拔出试验,测试了不同组分及不同强度混凝土与玻璃纤维增强塑料(GFRP)带肋筋之间的黏结滑移性能.结果表明:再生粗骨料的使用降低了混凝土与GFRP筋之间的黏结强度,海水、海砂的使用对混凝土的黏结强度基本没有影响;不同组分混凝土与GFRP筋的黏结滑移曲线相似,无明显差别;与普通混凝土相似,海水海砂再生混凝土与GFRP筋的黏结强度随着混凝土的立方体抗压强度增加而增加.采用4种不同适用于GFRP筋的黏结滑移本构模型对试验数据进行了拟合,结果表明:4种模型均能较好地拟合本次试验曲线,其中,Malvar模型拟合程度最高.

新型玻璃纤维增强塑料砂浆锚杆的黏结性能试验研究

锚杆广泛应用于隧道、边坡、地下硐室开挖及支护工程中。通过锚杆的支护加固,岩土体的强度和稳定性能够得到显著的改善和提高。传统的钢锚杆在不良地质条件下存在锈蚀严重的缺点,给支护结构的安全性和耐久性带来严重威胁。玻璃纤维增强塑料具有轻质、高强、耐腐蚀等优良特性,是代替钢筋制作锚杆的理想材料之一。在经典拉伸试验模型的基础上,结合锚杆本身的受力特性,建立一种改进的拉伸试验模型,并且根据此试验模型,对直径分别为10,13,16 mm的表面经过喷砂和缠绕纤维束处理的玻璃纤维增强塑料锚杆,以及直径为25 mm的螺纹钢进行拉伸试验,试样的总数量为24组。试验采用强度等级为C60的混凝土模拟岩体,并采用强度等级分别为41.5,55.5 MPa的砂浆作为锚固剂。在试验结果基础上,对玻璃纤维增强塑料锚杆的拉拔破坏模式、临界黏结长度、拉拔承载力、平均黏结强度以及与钢锚杆拉拔性能的比较进行研究讨论,对砂浆锚固玻璃纤维增强塑料锚杆的黏结性能进行系统全面的分析评价,为推广玻璃纤维增强塑料锚杆的工程应用、相关规范的制定,以及进一步研究工作提供一定数据储备和理论支持。