碳纤维薄片可替代硅酯

日前在东京举行的技术前沿展会上，索尼旗下化工部门展示了导热硅酯的未来替代品——一种碳纤维薄片，在导热效率和寿命上均优于前者。

碳纤维薄板增强RC梁界面温度应力理论分析

以碳纤维薄板(CFL)为研究对象,考虑了增强钢筋混凝土(RC)梁和CFL薄板的剪切变形,并着重研究了温度变化对界面应力的影响,推导出在温度变化和力载荷作用下CFL增强RC梁界面应力分布公式。温度变化引起的界面应力分布为:在界面两端出现高应力集中,端部的应力值最大,应力在端部附近迅速下降到一个稳定值。在△T=50℃;q=50 kN/m的载荷水平下,温度变化产生的最大剪应力为1.7 MPa,最大正应力为1.3 MPa,均布载荷作用下产生的最大剪应力为0.8 MPa,最大正应力为0.7 MPa。在对碳纤维薄板(CFL)增强钢筋混凝土(RC)梁进行设计时考虑温度应力的影响是十分必要的。

碳纤维薄板加固RC梁疲劳寿命数值分析

碳纤维薄板(Carbon Fiber Laminate,简称CFL)加固RC梁的疲劳寿命是CFL加固RC梁的关键问题之一。以CFL加固RC梁为对象,利用ANSYS程序建立CFL加固RC梁有限元非线性模型,对加固梁的疲劳寿命进行了数值分析,计算出加固梁的疲劳寿命。将ANSYS计算值与试验值进行对比,计算得出的加固梁的疲劳寿命与极限疲劳强度所对应的载荷及试验所得到的结果较吻合,说明有限元非线性模型和计算方法是可行的。同时还分析了碳纤维板厚度和弹性模量对加固梁疲劳寿命的影响,为构件的抗疲劳设计提供了新的方法。

碳纤维薄板增强RC梁的抗弯疲劳寿命

纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土构件的耐久性问题，备受国内外土木工程界的关注。对常幅周期荷载作用下碳纤维薄板(CFL)增强RC梁的抗弯疲劳破坏机理进行了初步探讨，提出了该类构件的开裂疲劳寿命、容许疲劳寿命和极限疲劳寿命等概念，并给出了其抗弯疲劳寿命曲线。

水菱塑料开发碳纤维聚丙烯用于汽车外板

水菱塑料(总部:冈山县仓敷市)公司开发出了涂膜粘附性强、可形成大型薄片零件的碳纤维强化聚丙烯(PP)。目标是应用于汽车天窗、发动机罩、挡泥板及空调组件等。通过利用碳纤维强化,将弹性模量提高到了保险杠用PP的约5倍。另外,通过调整添加剂,将涂膜粘附性提高到了外板用途所需要的水平。据该公司介绍,以前碳纤维强化PP在涂膜粘附性上存在明显不足。另外,水菱塑料为了形成大型薄片零件。

CFL增强RC梁抗弯疲劳强度的实验研究

疲劳强度是进行结构抗疲劳设计的重要力学参量。通过对5组24条碳纤维薄板(CFL)增强RC梁进行三点弯曲常幅疲劳试验,得到了增强梁的容许疲劳寿命和极限疲劳寿命S-N曲线及其相应的表达式,并推定其容许疲劳强度和极限疲劳强度分别为其极限承载力的62%和68%。还给出了新的疲劳寿命曲线的表达形式:载荷做功的功率H与增强梁的疲劳寿命N的关系曲线(H-N曲线),并由此推定了增强梁的容许疲劳强度和极限疲劳强度所对应的功率值。

加热非燃烧烟草薄片热导性能的提升研究

通过辊压法在烟草薄片中分别添加导热材料石墨烯和碳纤维,以改善烟草薄片的传热性能。研究提升了专用烟草薄片的热传导性能及烟草成分的热释放,从而有效提升加热非燃烧烟草薄片的利用率。利用热重(TG)、拉曼光谱(Raman spectra)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和热扩散系数测量等方法对烟草薄片进行表征,同时结合感官质量评价。结果表明,导热材料有效分布在烟草薄片中,且不影响烟草薄片的感官品质。此外,与碳纤维烟草薄片相比,石墨烯烟草薄片的热稳定性和导热性能更佳,且与植物纤维有更好的相容性。与未添加石墨烯的空白样品相比,石墨烯用量为5%时,烟草薄片的残余质量最低,为47.74%;烟草薄片的热扩散系数提升了58.77%;基于石墨烯的加热非燃烧卷烟的传热速率提升了22.32%。

CFL增强RC梁的疲劳累积损伤模型

通过碳纤维薄板(CFL)增强钢筋混凝土(RC)梁的三点弯曲疲劳试验,得到了构件疲劳寿命曲线及其跨中挠度、抗弯刚度的演化规律;采用增强梁的剩余抗弯刚度来定义损伤变量,建立了描述其损伤、断裂过程的疲劳累积损伤模型,并对CFL增强RC梁的疲劳损伤演化历程进行了数值分析.结果表明,文中提出的疲劳累积损伤模型能够准确地描述包括混凝土开裂、CFL与混凝土剥离、钢筋屈服等破坏模式在内的CFL增强RC梁的疲劳损伤、破坏过程.

环境温度对CFL增强RC梁承载能力的影响

对温度场中碳纤维薄板(CFL)增强钢筋混凝土(RC)梁在不同破坏模式下的承载能力进行理论分析.研究结果表明,环境温度的变化对CFL增强RC梁的承载能力有一定程度的影响:(1)当环境温度升高30K时,CFL厚度分别为0.1、0.2、0.3和0.4mm的增强RC梁的开裂载荷分别提高了5.37%、10.46%、15.9%和20.94%;(2)CFL厚度为0.1mm和0.2mm的增强RC梁的破坏模式为CFL拉断,其极限承载力随环境温度的升高呈下降趋势,但降低幅度小于3.5%;(3)CFL厚度为0.3mm和0.4mm的增强RC梁的破坏模式为混凝土压碎,其极限承载力随环境温度的升高呈上升趋势,但升高幅度小于3.5%.

CFL加固RC梁裂纹扩展的实验研究

对纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)加固钢筋混凝土(RC)构件的疲劳主裂纹扩展规律进行了实验研究,其疲劳性能及耐久性的研究具有重要意义。对5根碳纤维薄板(CFL)加固RC梁进行常幅疲劳实验,观察其裂纹扩展的整个过程。记录裂纹扩展及荷载挠度变化数据,分析了构件在常幅荷载作用下其裂纹扩展的规律。通过对试验数据的拟合,得到了裂纹扩展速率的半经验公式。拟合结果表明,裂纹扩展速率的对数与柔度变化的对数具有良好的线性相关性。

嵌入式薄片模型在时域有限差分算法中的应用

将一等效薄片模型嵌入到时域有限差分算法(FDTD)中,以快速而有效地解决复合材料薄片在电磁计算中的多尺度问题。在该嵌入式薄片模型中,薄片不需要被剖分网格,而是被嵌入到相邻的网格间,从而可以使用相对较大的网格剖分周围物体,进而可节省大量的计算资源。在这一模型中,薄片被等效为一段传输线,并用其频域的导纳矩阵代替。使用数字滤波器理论以及逆Z变换可将频域的导纳矩阵转换到时域,并将其嵌入到时域有限差分算法中。该嵌入式薄片模型被用来计算一单层碳纤维复合材料薄片的反射以及透射性能,并与其解析解进行对比,从而验证该模型的准确性、收敛性以及高效性。该模型被用来计算三种具有不同电参数的单层碳纤维复合材料薄片的屏蔽性能,以研究各电参数对其屏蔽性能的影响。

预应力纤维薄板加固T型梁桥技术探讨

预应力FRP片材加固技术可以使FRP的抗拉能力得到充分发挥,提高加固效率。采用体外钢绞线直线加载方式,对广东省东莞市内一座实桥的16 m T梁进行体外加载,成功地采用间接预应力方式对碳纤维薄板(CFL)施加了预应力,并对预应力CFL增强RC梁的力学性能进行了理论分析及实验验证。研究结果表明,与无预应力CFL加固件相比,预应力CFL加固RC受弯构件,可以明显改善RC梁在使用阶段的力学性能,但其极限荷载几乎不变。

预应力碳纤维薄片加固RC梁放张后界面受力分析

以碳纤维薄片(CFL)加固钢筋混凝土(RC)梁为研究对象,采用压梁法对CFL施加预应力,计及混凝土与CFL之间界面的软化行为,理论推导了预压力放张后界面粘结剪应力和CFL轴向正应力的分布规律,实施放张实验对界面应力的计算值进行了验证,并以界面断裂能作为剥离判据,建立了不引起界面剥离最大预压力的计算模型。实验与计算结果表明,预压力放张后,CFL轴向应力的计算值与实验值吻合较好;预压力放张后,CFL端部的界面粘结剪应力急剧增大;减小CFL的厚度或弹性模量有利于防止界面剥离的发生。

先张预应力CFL加固RC梁预应力损失的实验研究

由于预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土(RC)结构技术能够充分发挥其优异的力学性能而备受关注。本文以预应力碳纤维薄板(CFL)加固RC桥梁结构为研究对象,研制了采用先张法对CFL施加预应力的实验装置,提出了先张预应力CFL加固RC梁的实验方法及其预应力损失的监测方法,并在3个预应力水平下对RC梁实施了预应力CFL加固,测试和分析了CFL的预应力损失演化规律。研究结果表明,本文提出的先张预应力CFL加固RC梁以及预应力损失测试的方法是可行和有效的。

温度-随机载荷下CFL加固RC梁疲劳性能的实验研究

考虑亚热带地区公路桥梁的服役环境温度与车辆载荷的作用效应,本文以碳纤维薄板(CFL)加固钢筋混凝土(RC)桥梁结构为研究对象,利用本课题组构建的实验平台,提出了温度与车辆随机载荷耦合作用下CFL加固RC梁的疲劳实验方法。在3个温度和3个载荷水平下实施了温度-随机载荷耦合作用下的三点弯曲疲劳实验,初步探讨了温度-随机载荷作用下加固梁的疲劳破坏机理,并提出了温度-随机载荷耦合下加固梁疲劳寿命的半经验公式。