碳纤维增强复合材料加固钢筋混凝土梁试验研究

本文简要介绍了 5根采用碳纤维增强复合材料进行加固的钢筋混凝土梁静力荷载试验的情况 ,对试验结果进行了分析 ,并应用静力平衡试算法编制程序对梁进行了理论分析。结果表明计算值与理论值符合较好 ,为碳纤维在加固领域中的进一步推广应用提供了基础研究成果。

内嵌碳纤维增强复合材料加固梁的延性提升方法

提出一种新的内嵌碳纤维增强复合材料(CFRP)延性加固的方法,使CFRP在极限状态下发生稳定、有限度的滑移,在充分利用CFRP强度的同时,避免CFRP断裂,从而提高加固构件的延性.介绍了内嵌CFRP延性加固的设计方法,并通过CFRP嵌条的黏结-滑移试验和内嵌CFRP加固钢筋混凝土梁的弯曲试验验证了加固方法及设计方法的有效性.

碳纤维增强复合材料加固中心孔钢板综合优化

采用多级优化方法对碳纤维增强复合材料加固中心孔钢板进行优化设计,首先,采用拉丁超立方方法选取试验样本点,利用移动最小二乘法拟合近似代理模型,在代理模型基础上采用自适应响应面优化方法优化基本铺层厚度;然后,结合复合材料制造约束条件,利用Optistruct对铺层顺序进行优化,得到最佳铺层设计方案。经过多级优化设计后,钢板中心孔处应力分布更合理,最大Mises应力减小了56.6%。

湿热环境下碳纤维增强复合材料加固钢筋混凝土梁的耐久性能试验

为了研究湿热环境对于碳纤维增强复合材料(CFRP)加固混凝土梁的耐久性能的影响,制作了6根混凝土梁构件从而开展了不同时长湿热环境处理CFRP加固混凝土梁的静载试验研究,重点关注不同组构件在加载过程中的破坏形态,并结合承载力、挠度及应变等数据全面分析其力学性能及耐久性能,为湿热环境下CFRP加固结构的设计及应用提供参考。结果表明:采用CFRP布加固措施的混凝土梁具有优异的带裂缝工作能力,其承载能力得到大幅度提升;不同时长的湿热环境处理会使得CFRP加固构件的强化效果减弱,即构件的承载能力会逐渐降低,同时其破坏形态也由弯剪破坏逐渐转变为弯曲破坏。在弯剪破坏形态下加固构件的承载性能相对优异但其延性低下,而经过湿热处理后产生弯曲破坏形态的构件有着相对较好的变形能力及延性。此外还通过应变数据验证了湿热环境造成CFRP加固结构产生性能劣化的原因在于湿热环境会使CFRP布的黏结性能变差,CFRP布会更早因为局部剥离而退出工作、难以发挥出自身的材料性能,所以其对于混凝土梁承载性能的强化效果会减弱,而这种劣化会随着湿热处理时间的延长而进一步加剧。

碳纤维增强复合材料加固混凝土粘结性能试验

碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)加固混凝土技术在桥梁工程与建筑工程中有大量应用,而直接影响工程结构加固维修的关键因素是其界面粘结性能,因此开展相关试验研究对保障工程安全具有重大意义。以一种基于专门设计的试验装置进行弯曲剪切试验来研究CFRP-混凝土界面的粘结性能。利用数字图像相关(digital image correlation,DIC)法得到的应变场确定碳纤维布的脱粘长度,同时对碳纤维增强材料的性能进行了理论分析,探讨了试验中的力学响应。结果表明:弯剪破坏的原因是弯矩的增大导致界面粘结强度和极限荷载的降低。通过对比弯剪试验和理论应变分布曲线,证明试验的有效性。粘结区在弯曲作用下产生的正应力有一个固定的有效区域,在该区域以外不会产生正应力。因此,在工程应用中,确定碳纤维布板的剥离长度可以减少维护工作,碳纤维布-钢筋混凝土在受弯曲和拉伸的共同作用下,可以在加载端有效应力区域内进行再加固,增加使用寿命。

碳纤维增强复合材料加固木材界面黏结滑移模型研究

以12个粘贴碳纤维增强复合材料(CFRP)的木材试件为对象,考察黏结长度对黏结性能的影响,获得相应的局部黏结滑移曲线.由试验结果和理论分析可得出如下结论:CFRP与木材界面的剥离是从加载端向自由端逐渐发展的;黏结剪应力-滑移曲线基本上为两段式,由上升段和下降段组成,上升段呈现直线形式,下降段则为双曲线形.通过对实验结果进行Matlab编程拟合,得到了CFRP加固樟木顺纹黏结滑移本构模型,该模型与实验结果较吻合.

碳纤维增强复合材料加固桥梁新技术

为了保证桥梁正常的使用,施工单位还需要做好加固工作,对碳纤维增强复合材料的加固方法进行了介绍,希望对相关施工单位提供一定可借鉴经验。

运用碳纤维增强复合材料加固桥梁

桥梁在建成通车后随着使用年限的增加，往往在梁、板、立柱等构件出现裂缝、钢筋锈蚀等病害。此外，地震、船舶车辆外力撞击、超载车辆的通行、实际交通情况的变化都会造成桥梁构件抗弯、抗剪承载力的下降。在遇到这此情况时就需要通过维修加固手段来确保桥梁的安全和通行能力。以前传统的桥梁加固手段主要是通过粘贴钢板进行加固，一般是采用环氧树脂或专门结构胶将钢板直接粘贴在混凝土构件表面，使之与构件形成受力整体。

碳纤维增强复合材料加固再生混凝土复合受扭柱抗震性能试验研究

为探究碳纤维增强复合材料(CFRP)加固再生混凝土复合受扭柱的抗震性能,设计了2根CFRP加固再生混凝土柱试件和1根未采用CFRP加固的再生混凝土柱试件,并进行了复合受扭下的拟静力试验,分析了应变、裂缝发展规律及破坏形态。结果表明:2根CFRP加固试件发生扭型破坏,1根未加固试件发生弯扭型破坏;CFRP加固柱试件具有更好的抗震性能,峰值扭矩和延性系数分别提升了44.68%、71.41%,强度衰减、刚度退化、耗能及累积损伤等性能都得到明显提升;纵筋配筋率对试件的抗震性能影响不大,峰值扭矩提升了5.45%,刚度退化及累积损伤等性能得到改善。

楔块耦合的碳纤维增强复合材料褶皱缺陷全聚焦成像

褶皱是碳纤维增强复合材料中最主要的缺陷类型之一,当使用超声相控阵对复合材料薄板进行检测时,由于采集系统非线性效应和电子串扰等干扰会引发盲区现象,掩盖了薄板内的褶皱信息。为削弱盲区影响,考虑在相控阵与复合材料薄板(小于10 mm)之间增加楔块,提出楔块耦合的最短路径射线追踪全聚焦方法。基于费马原理与斯涅耳定律,建立楔块耦合的多层介质超声波传播模型;制备含褶皱缺陷的碳纤维增强复合材料试样,搭建超声相控阵数据采集系统,采集全矩阵数据;将楔块耦合的最短路径射线追踪全聚焦方法和传统全聚焦方法的成像效果进行对比。结果表明,基于楔块耦合的最短路径射线追踪全聚焦方法能减小试样表面盲区深度,修正声时偏差,削弱盲区影响,恢复出试样内的褶皱缺陷。相比传统全聚焦方法,纤维褶皱长度、褶皱顶部高度、褶皱角度这3个参数表征的精准程度分别提高了5.9%、4.1%、4.2%。该文为碳纤维增强复合材料薄板褶皱缺陷的检测提供了新思路。

碳纤维增强复合材料在桥梁加固中的应用

碳纤维增强复合材料(CFRP)因其优异的性能而成为桥梁加固的理想选择。文章深入探讨了碳纤维增强复合材料(CFRP)在桥梁加固中的应用,介绍了CFRP材料的特性、桥梁加固原则、常用方法及其在不同部位的具体应用,并通过实际案例分析了加固前的评估、设计选材、施工过程及加固后效果评估。

碳纤维增强复合材料黏结型锚固体系弯拉性能试验研究

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)黏结型锚固体系的弯拉性能,对设计的锚固体系试件进行了10组轴向拉伸试验与12组弯拉试验。在锚固体系优化基础上研究了CFRP筋直径、弯曲半径改变下试件的极限承载力、破坏模式、锚固效率及CFRP筋荷载‒应变关系。结果表明,锚固体系的弯拉承载力折减量系数随CFRP筋弯曲半径的增大而减小,CFRP筋直径越大试件承载力折减量系数越大,并且CFRP筋横向约束有利于弯拉极限承载力的提高。此外,CFRP筋荷载‒应变曲线的非线性变化是试件失效前的典型特征。弯曲半径和CFRP筋直径的比值与锚固效率系数为线性关系,比值在2.4‰以下时试件的弯拉锚固效率系数小于80%,试件呈不均匀断裂和剪切的破坏形式。

碳纤维复合材料在建筑加固工程中的应用

碳纤维复合材料具有强度高、质量轻等特点,在建筑加固工程中应用的碳纤维材料包含碳纤维板及碳纤维布两种,其加固操作简单、适用面广,相比传统加固方式优势明显。本文主要分析了碳纤维复合材料的加固原理及其优势,介绍了碳纤维复合材料在建筑加固中所应用的内嵌入式及外贴式加固方法,并对未来的应用做出展望,以期能够为碳纤维复合材料在建筑加固工程中的使用提供借鉴意义。

碳纤维增强复合材料在建筑工程加固中的应用

碳纤维增强复合材料在建筑工程架构中的应用有非常显著的优势。通过本文分析可知,碳纤维增强复合材料在建筑工程加固中的应用需通过不断加强技术研发创新力度、完善材料应用技术标准规范、强化质量监督检测工作力度、注重加固效果的检验分析工作,为体现出这种加固材料的应用优势,提升建筑工程,加固施工质量水平提供支持。

纤维增强复合材料在土建结构加固工程中的应用

纤维增强复合材料(FRP)具有施工方便、力学性能高和耐候性好等优势,在土建结构加固中具有广泛应用前景。在介绍FRP基本概念和应用特点的基础上,从混凝土结构加固、钢结构加固及桥梁加固等方面综述其在土建结构加固中的具体应用,并对FRP在土建结构加固应用中的研究进行了展望,以期为FRP在土建结构加固中的应用提供参考。

玻璃与碳纤维混杂增强复合材料3D打印与实验

本研究基于热塑性材料熔融沉积成型工艺,研制了双喷头连续玻璃纤维与碳纤维混杂增强热塑性复合材料结构增材制造平台,制备了不同混杂比的纤维增强热塑性复合材料结构试件,分析了不同结构试件的弯曲力学性能与失效模式,探索了嵌入碳纤维智能层的混杂纤维增强热塑性复合材料的力阻行为。结果表明:比较纯热塑性材料结构件,玻璃纤维增强复合材料结构件弯曲强度提高了115.99%,碳纤维增强复合材料结构件弯曲强度提高了198.76%;玻璃纤维与碳纤维混杂增强复合材料结构件具有负弯曲强度混杂效应和正弯曲模量混杂效应。可根据碳纤维电阻相对变化率对混杂增强复合材料结构的应变与断裂破坏状态进行实时自感知。研究结果为连续玻璃纤维与碳纤维混杂增强热塑性复合材料结构件的高质高效制造与智能化提供了新工艺与新思路。

泡沫填充碳纤维增强复合材料方形蜂窝夹芯准静态压缩特性

提出了一种碳纤维增强复合材料(CFRP)方形蜂窝中内嵌聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫材料的新型轻质夹芯结构并实现了夹芯结构的制备。通过准静态压缩试验和数值模拟研究了不同几何参数夹芯的准静态压缩性能,结果表明:当夹芯栅格间距较小时,夹芯中方形蜂窝的破坏模式主要为脆性断裂破坏,随着栅格间距的不断增大,夹芯结构稳定性逐渐降低,因此夹芯失效模式转变为屈曲失稳。内嵌PMI泡沫后,方形蜂窝夹芯的压缩特性得到了显著改善,其压缩强度增大,能量吸收效率提高;随着内嵌泡沫密度的增大,夹芯的压缩强度和比能量吸收量均呈现出增大的趋势。研究结果可以为抗冲击类夹层结构夹芯的创新性设计提供思路和参考。

基于非接触光声成像的碳纤维增强复合材料冲击损伤检测方法

为了探究碳纤维增强复合材料(CFRP)的损伤机制并对其制造过程进行质量监控,对CFRP的冲击损伤区域进行了高分辨无损检测。构建了全光式非接触光声显微(AONC-PAM)成像系统,利用自主开发的光学吸收结合背向散射的双对比度成像模式,对CFRP在不同冲击能量下的损伤区域进行高分辨率无损检测。实验结果显示,AONC-PAM系统的空间分辨率为2.9±0.5μm;双对比度成像策略能以2 s/帧的速率同时获得基于光学吸收和表面散射特性的图像及两者叠加的双对比度图像;AONC-PAM系统显示了比通用明场显微镜系统更多的成像细节,包括碳纤维分布和其他微观缺陷如纤维断裂、错位、缺束和褶皱,可检测的微观缺陷尺寸达10~20μm,并实现了损伤区域的精准量化。

钨球对碳纤维增强复合材料包覆碳化硼陶瓷侵彻效应

为研究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Composite,CFRP)包覆碳化硼(B_(4)C)陶瓷在钨球侵彻下的破坏机制与防护性能,开展不同弹靶径厚比D/T(D为钨球直径,T为陶瓷厚度)下钨球对CFRP包覆B_(4)C陶瓷板(下文简称靶板)的侵彻试验和数值仿真研究。通过弹道冲击试验,掌握钨球穿靶后的剩余速度以及靶板破坏形貌,分析钨球以不同速度侵彻靶板后B_(4)C陶瓷和CFRP的破坏特征;构建钨球侵彻靶板的数值仿真模型,通过再现试验结果验证模型准确性,对比分析CFRP对钨球侵彻效果的影响;基于仿真模型计算得到的数值仿真数据建立钨球垂直侵彻靶板的剩余速度计算模型,并通过试验数据验证计算模型的精度。研究结果表明:钨球垂直侵彻下,CFRP迎弹面呈圆形破口,背弹面呈十字形破口,背弹面破坏面积大于迎弹面,且随撞击速度和靶板厚度的增加,背弹面破坏面积的变化幅度大于迎弹面;与单一B_(4)C陶瓷板相比,CFRP包覆B_(4)C陶瓷板的抗侵彻性能提高4.8%;所建立的钨球垂直侵彻靶板的剩余速度计算模型计算结果的相对误差绝对值不大于15%。