玻璃纤维编织管动态膜生物反应器处理沼渣废液

一种新型的玻璃纤维编织管动态膜生物反应器应用于高黏度、高氨氮和高COD的沼渣废液的处理。该玻璃纤维编织管经过了固化和覆膜的组合改性,膜组件采用平板化的栅式构型。研究表明:组合改性方式分别为1∶4+1∶50和1∶2+1∶50时的膜组件的稳定通量分别为5.45 L/(m2.h)和6.50 L/(m2.h);同时膜组件的清洗效果良好,再次运行仍能够稳定,通量为5.35 L/(m2.h)。而且出水比较澄清,没有臭味,养分也得到了有效保留。此外,改性后的玻纤编织管估算价格约为93.2元/m2,低于传统有机膜。

玻璃纤维编织网增强混凝土耐久性试验研究

从材料的组成出发,以水泥基体、温度和表面涂层为影响因素,研究了玻璃纤维编织网增强混凝土构件在不同环境下的耐久性能,并应用扫描电子显微镜观察老化后的玻璃纤维表面,从微观角度说明纤维编织网增强混凝土构件的耐久性机理。

玻璃纤维编织网增强混凝土的配合比设计研究

以玻璃纤维编织网增强混凝土为研究对象,研究出与纤维编织网相适应的混凝土基体配合比设计方法——参数设计法,并研究各材料的掺量对基体混凝土的影响,结果表明:采用参数设计法能够配制出不同强度等级的混凝土基体,通过试配和调整可以生产出满足工作性能和力学强度的基体混凝土,为工业化生产精细混凝土提供理论依据.

耐碱玻璃纤维编织网混凝土梁抗弯性能研究

提出了采用耐碱GFRP编织网替代传统钢筋在混凝土梁中作为受力骨架的新型结构形式。为研究该类型结构的力学性能,设计了3根试件,对其进行三分点加载,观察其受力全过程及破坏特征,分析其破坏模式。在试验研究的基础上,采用ABAQUS有限元软件进行了混凝土强度参数对其力学性能影响的参数分析。试验及数值模拟结果表明:配筋率对耐碱GFRP混凝土梁的受弯性能影响较大;随着混凝土强度的提升,梁的承载力虽有所提升,但挠度降低。

碳/玻璃纤维混合编织网增强混凝土电热融冰试验

利用碳/玻璃纤维混合编织网的电热性能,开展了碳/玻璃纤维混合编织网增强混凝土的电热融冰试验研究。结果表明:碳/玻璃纤维混合编织网通电后可以形成稳定的导电加热网络,低电压下即可迅速产生热量使混凝土温度上升,升温过程中电阻率稳定,融冰效果较好。通过分析环境温度、冰层厚度、加热功率等因素对于能耗及融冰效率的影响,为实际应用中的功率控制提供了依据。

聚脲-编织玻璃纤维网格布复合材料加固钢板抗冲击力学性能研究

为提升纯聚脲加固钢板的抗冲击力学性能,提出在传统纯聚脲加固层中添加编织玻璃纤维网格布的技术增强措施。采用有限元数值模拟方法对比研究了纯聚脲加固层和聚脲-编织玻璃纤维网格布复合材料加固层加固钢板的抗冲击力学性能。利用大型激波管试验结果,验证了数值计算结果的可靠性。结果表明:编织玻璃纤维网格布可提升纯聚脲加固层的加固性能,减小纯聚脲加固钢板整体变形和动能;在编织玻璃纤维网格布容许添加层数范围内,与纯聚脲加固层相比,钢板采用聚脲-编织玻璃纤维网格布复合材料加固层后峰值动能最大可降低28%;聚脲-编织玻璃纤维网格布复合材料加固层内能最大可达到纯聚脲加固层的2. 75倍。

不锈钢带箍增强玻璃纤维编织缠绕管约束混凝土短柱轴压性能研究

设计制作不锈钢带箍增强玻璃纤维编织缠绕管(PSSH-BWFRP)约束混凝土柱,分析了不锈钢带箍间距和预应力水平对PSSH-BWFRP约束混凝土柱的承载力、峰值位移和延性的影响规律。结果表明:PSSH-BWFRP约束混凝土短柱试件都是因不锈钢带箍之间的玻璃纤维局部断裂,随后碎裂压溃的混凝土从断裂处涌出而破坏;不锈钢带箍间距对承载力和延性影响较大,承载力和延性随着不锈钢带箍间距减小而增大,而预应力水平对承载力和延性影响很小;不锈钢带箍间距和预应力水平对峰值位移影响均很小;过高的预应力水平对承载力、峰值位移和延性反而不利,建议预应力水平控制在0.35为宜。

风机叶片用±45°双轴向玻璃纤维经编织物性能研究

选用不同的织物结构设计和不同的纱线材质,制备了3种不同的±45°双轴向玻璃纤维经编织物,研究了0°和90°的添加和纱线材质对织物的树脂渗透率和纤维增强树脂基复合材料的力学性能的影响。研究结果表明:0°和90°纱线的添加对±45°双轴向玻璃纤维经编织物的树脂浸透率和0°方向的拉伸强度、模量起到积极的作用,但是对±45°方向和0°、90°方向的面内剪切性能产生的一定的减弱效应。从不同材质的0°和90°纱线角度出发,混杂纱线较玻璃纤维纱线对树脂浸透率的提升效果更佳,但面内剪切性能较玻璃纤维纱线稍差。为开发具备快速浸透和性能优异的±45°双轴向玻璃纤维经编织物提供了一定的思路,在风电叶片行业中具有广泛的工程应用价值。

玻璃纤维编织网增强混凝土免拆模板抗弯性能试验研究

通过对玻璃纤维编织网增强混凝土免拆模板叠合构件进行抗弯性能试验研究,探讨不同接触面处理方式、不同后浇混凝土强度、不同纤维网层数对叠合梁整体抗弯强度的影响。结果表明:纤维编织网增强混凝土(TRC)模板板面不需要特殊处理就能够与后浇混凝土良好黏结协同工作;对于同一种TRC模板,普通混凝土强度愈低,模板对其抗弯强度提升就会愈加明显;纤维网具有"类钢筋"约束作用,纤维网的加入有利于构件抗弯强度的提高,但纤维网的数目并非越多越好,而是存在最优纤维网数目。

碳/玻璃纤维混合编织网增强混凝土电热性能的数值模拟与试验研究

碳/玻璃纤维混合编织网增强混凝土是一种新型纤维增强水泥基复合材料,不仅具有良好的力学性能,而且具有优异的导电性能。本文进行了碳/玻璃纤维混合编织网增强混凝小板电热升温试验,并建立数学模型,采用有限元进行数值模拟,得到了不同环境温度、导热层厚度、输入功率条件下小板表面的温度变化规律,并进行了有无隔热层情况的对比。结果表明:碳/玻璃纤维混合编织网增强混凝土通电后可以形成良好的导电加热网络,产生热量使混凝土温度升高,升温过程中电阻率十分稳定,数值分析结果与实验结果吻合较好。通过野外融雪试验,验证了该材料良好的电热融雪效果。利用碳/玻璃纤维混合编织网增强混凝土的电热性能,可以实现安全、环保、高效的融雪化冰。

基于VRB/OW-GFRP混合结构的CTB电池包上盖总成轻量化设计研究

电池车身一体化(CTB)是提升电动汽车续航里程的关键技术。利用胶接工艺将变厚度(VRB)结构与正交编织玻璃纤维增强复合材料(OW-GFRP)粘接形成的VRB/OW-GFRP混合结构,是降低CTB电池包质量的创新结构,有助于进一步提升电动汽车的续航里程。以某款电动汽车为研究对象,设计了一种CTB电池车身一体化结构,实现了电池包上盖与车身地板的集成融合。分别采用VRB结构、UT/OW-GFRP及VRB/OW-GFRP混合结构替代等厚度(UT)CTB电池包上盖总成,并基于多阶段优化方法开展了3种类型CTB电池包上盖总成的轻量化设计。结果表明,在满足CTB电池包刚度性能前提下,VRB结构相比UT结构实现减质量6.4%;基于VRB/OW-GFRP混合结构的CTB电池包上盖总成轻量化效果约为金属结构的3倍,VRB/OW-GFRP相比UT/OW-GFRP混合电池包上盖总成进一步减质量4.2%。由此可见,VRB/OW-GFRP混合结构是未来汽车轻量化技术发展的重要趋势,在CTB电池包上盖总成中具有巨大的应用前景。

加载速率对复合材料拉伸力学性能影响研究

复合材料结构在特殊载荷作用下表现出不同的力学承载性能,这一因素将对其在不同速度载荷作用下的力学性能造成一定的影响,了解并研究复合材料结构在不同加载速率作用下的力学性能及内部缺陷和损伤演化规律,对于正确评估其承载性能具有现实意义。对同批次玻璃纤维编织复合材料试件进行三种加载速率作用下的拉伸力学性能试验,通过研究复合材料试件承载性能、损伤状态与加载速率的关系,分析了内部损伤演化对承载能力的影响。采用声发射技术监测复合材料试件损伤过程,分析了声发射信号能量与加载速率的关系,同时从声发射波形历程和破坏时声发射信号特征角度分析了玻璃纤维编织复合材料损伤演化规律。结果表明,随加载速率的增加试件抗拉强度增大;加载速率高低影响复合材料内部损伤的扩展行为,在较低的加载速度下,内部损伤有较长的时间进行充分扩展,从而使复合材料结构的完整性降低,表现为破坏时的部分结构承载;在较高的加载速率下,内部损伤扩展不均匀,反而保持了复合材料结构的相对完整性,表现为较高的拉伸强度。

编织网增强混凝土受弯性能及电阻稳定性研究

为了实现融雪化冰系统的智能控制,通过四点弯曲试验研究了不同表面处理的碳/玻璃纤维混合编织网增强混凝土薄板的受弯性能以及纤维束电阻值的变化情况。试验结果表明:环氧树脂浸渍以及粘砂处理纤维编织网的方式可有效提高薄板的承载能力;在荷载作用下,纤维束的电阻值稳定,不同表面处理方式不会对电阻的稳定性产生影响。

SMA铺设构型对贴补修理层合板的热振动特性研究

在复合材料中嵌入形状记忆合金制成的纤维增强材料具有高强度与自修复性等优点,可明显提高修理结构刚度及抗剥离性。基于一阶剪切变形理论(FSDT)与Hamilton原理,推导了SMA复合材料的本构方程与振动控制方程。使用ABAQUS软件建立内嵌多种铺设构型的SMA补片单面贴补修理层合板模型,通过数值仿真与试验验证,探究不同温度下SMA铺设构型对修理玻璃纤维层合板振动特性的影响。结果表明:相较于单线型(D)与垂直交叉型(C),斜铺交叉型(X)SMA修理板的前三阶振型更接近传统修理板(Q0)前三阶振型,其修理结构的整体刚度及抗剥离性最优。高温作用下,四种构型修理板的固有频率下降率排序为Q0>D6>C6>X6,即内嵌不同铺设方式的SMA可不同程度减小温度对固有频率产生的影响,其中X6型下降率最低,可达1.24%。SMA铺设数量与IQR值、固有频率的下降率关系为6根>12根>24根,即随板中内嵌SMA数量增加,热效应对固有频率影响减小,其中X24型修理结构热稳定性与修理效果最好。SMA修理板的高阶固有频率对温度更敏感,更易受温度影响而改变。

GFRP补片内SMA铺设构型对修理层合板热振动特性的影响

在复合材料中加入形状记忆合金(SMA)制成的纤维增强材料具有高强度、高阻尼与良好的自修复性等优点,可明显提高修理结构刚度及抗剥离性。为了探究热环境下玻璃纤维补片内嵌不同铺设数量与方式的SMA修理板的振动特性,基于Liang-Rogers的SMA本构模型编制用户自定义材料子程序(UMAT),实现有限元精确求解。对比传统修理板与本文制备的SMA修理板的振型、固有频率及阻尼比变化情况,探究不同温度下SMA铺设构型对双面贴补修理玻璃纤维层合板振动特性的影响。实验与仿真结果表明:相较于单线型(D)与垂直交叉型(C),斜铺交叉型(X)SMA修理板前三阶振型更接近传统修理板(Q_(0)),且振型与嵌入的SMA数量无关。SMA相变时,内嵌SMA使修理板前二阶固有频率上升且上升率与SMA数量呈正相关,与SMA铺设方式关系如下:C型>D型>X型。内嵌SMA使修理板耗能能力及阻尼性优于Q_(0)板,与SMA数量呈正相关,与SMA铺设方式关系如下:X型>C型>D型。本文研究的铺设构型中,X_(24)型修理效果最优,其一、二阶固有频率最高可恢复至Q_(0)板的108.47%与112.26%,阻尼比相较于Q_(0)板增大了5.19倍。该工作可以为现有传统复合材料修理向智能复合材料修理技术转变提供参考。