短切玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响

为了提高混凝土的力学性能,研究短切玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响规律。把不同体积掺量(0.25%、0.5%、0.75%、1.0%、1.25%)、不同长度(6 mm、12 mm)的短切玄武岩纤维掺入以C40混凝土为主的不同基体强度等级的混凝土中,进行立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度试验,分析短切玄武岩纤维对混凝土力学性能产生的影响,并拟合出C40混凝土抗弯强度与短切玄武岩纤维体积掺量的数量关系。结果表明:同一掺量下,12 mm短切玄武岩纤维比6 mm短切玄武岩纤维提升混凝土力学性能效果更佳;C40混凝土在12 mm短切玄武岩纤维掺量为1%时,其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、拉压比和抗弯强度对比未掺入玄武岩纤维的混凝土分别提高7.11%、30.00%、21.34%和24.89%,此时混凝土力学性能提升效果最佳。

三维角联锁机织复合材料的制备及其弯曲压缩失效机制

为掌握三维纺织结构复合材料在准静态下的失效机制,以碳纤维角联锁预制体为增强体,环氧树脂为基体,采用树脂传递模塑成型工艺制备三维角联锁机织复合材料,并对试样进行匀速载荷下的三点弯曲和压缩试验。采用X射线计算机断层扫描技术观测材料内部结构的损伤情况,并分析材料的失效机制。结果表明:三维角联锁机织复合材料的弯曲强度达到136.43 MPa,弹性模量接近20 GPa,材料的抗弯曲性能优异;基体开裂、下表面纤维断裂和分层是材料的主要弯曲失效模式;材料沿厚度方向的压缩应力达到266.17 MPa,具有良好的抗压缩性能;当承受压缩载荷时,材料在厚度方向上的主要破坏机制表现为剪切破坏。

毛纤维刺扎力学行为的测量

根据毛织物表面的毛羽对皮肤的刺扎作用 ,建立单纤维轴向压缩弯曲模型 ,利用自制的单纤维压缩弯曲仪 ,实测毛纤维刺扎特征曲线 ,结果验证了最大刺扎力与纤维形态参数间的基本关系。研究结果对毛织物服用性能的改进具有指导意义。

基于PVA纤维-基体界面性能分析水泥基材料的弯曲性能

通过调整水胶比形成三种配比的聚乙烯醇纤维增强水泥基材料(PFRCC),应用单纤维拔出试验测定了PVA纤维-水泥基体界面参数(化学脱粘能Gd和摩擦粘结强度τ0),发现水胶比增加,界面性能参数Gd、τ0均降低;应用三点弯曲试验获得了材料的弯曲韧度和强度,基于PVA纤维-基体界面性能分析,并结合断裂面处PVA纤维宏观影像和微观的扫描电镜(SEM)影像,研究了界面性能对材料弯曲性能的影响。结果表明:低水胶比下由于裂缝处高的应力和界面处纤维与水泥基体高的化学粘结力使大量桥接裂缝的纤维瞬间断裂而失效,导致材料的弯曲韧度和从开裂到弯曲材料强度的增幅较小;中水胶比下裂缝处纤维脱粘后滑动并受摩擦粘结强度作用被严重刮削;高水胶比下裂缝处大量纤维由于界面处低的化学粘结力被拔出,而且拔出的纤维在滑动过程中由于低的摩擦粘结强度被轻微刮削,故桥接裂缝的纤维经历长的滑动,宏观上呈现出高的弯曲挠度特征,因而材料的弯曲韧度和强度的增加幅度显著提高。

羊毛粗细对织物刺痒感影响的客观评价

为了减少羊毛织物的刺痒感,客观评价了羊毛粗细对织物刺痒感的影响。用自制单纤维轴向压缩弯曲仪测试了刺扎受力情况,得到了刺痒感特征值并对其进行了定量表征,有利于毛织物设计和刺痒感的客观评价。

低成本PVA纤维对超高韧性水泥基复合材料力学性能的影响

超高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)因其出色的高韧性及多缝开裂特性备受关注,然而一直以来因配比中进口PVA纤维的使用导致高昂的价格限制了其在工程中的大规模应用。为了进一步降低成本及实现原材料的本土化,研究低成本国产PVA纤维对ECC力学性能的影响十分必要。通过单轴拉伸、压缩、三点抗弯及单裂缝拉伸等宏观、细观试验研究两种国产低成本PVA-ECC的力学性能,并借助纤维分散性试验及SEM,探讨纤维的分散等微观特征。结果表明,低成本国产纤维在基体中具有良好的分散性,尽管其纤维桥接余能、最大桥接应力及PSH指数低于进口纤维,但均能满足能量与强度准则,即便相对较差的纤维A试件的3 d、7 d及28 d的极限拉伸应变也可达到2.52%、3.34%及3.08%,可实现良好的应力硬化行为及饱和多缝开裂特性,满足ECC的使用要求。

SMC与PCM组合模压件的力学性能

通过采用正交编织的连续玻璃纤维增强环氧树脂基预压料(PCM)与短切玻纤增强的片状模塑料(SMC)组合使用,制备了盒子制件,进行了力学性能测试并分析了原因。结果表明,PCM料与SMC料组合模压制品拉伸强度为各向异性,弯曲强度较均匀;与只用PCM料和SMC料制件相比,拉伸强度平均值约为单用SMC料的1.5倍、单用PCM料的1/3;弯曲强度平均值约为单用SMC料的2倍、单用PCM料的1/3。玻璃纤维分布取向和聚集程度是导致不同位置试样力学性能差异的主要原因。相比单用PCM料,SMC料与PCM料组合使用具有成本低、综合力学性能各方向差异性小的优势,为实际生产制品时组合用料提供了依据。

单束纤维增强树脂基复合材料的热水老化性能研究

在96℃水中,对开芙拉29(Kevlar29),开芙拉49(Kevlar49)和聚苯撑苯并唑(PBO)纤维束增强的环氧树脂和双马树脂基复合材料进行老化实验后,再在60℃下进行干燥脱水处理。实验测定了吸水和脱水阶段的含水率及热水老化试样和干燥试样的弯曲性能。结果表明:在热水作用下,复合材料的弯曲强度和模量随热水老化时间的延长呈下降趋势,纤维与树脂基体间的界面发生破坏;再干燥脱水后,材料的弯曲强度和模量恢复,但仍低于未老化试样的性能,纤维与树脂基体间的界面破坏情况也类似。

等离子体-硅烷偶联剂改性芳纶纬平针织复合材料的力学性能研究

采用等离子体联合不同质量分数的硅烷偶联剂溶液对芳纶纬平针织物进行改性,再利用真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺制备未改性及改性芳纶纬平针织复合材料。通过测试和分析芳纶纬平针织复合材料的拉伸、弯曲、压缩和冲击性能发现:改性芳纶纬平针织复合材料的拉伸、弯曲、压缩和冲击性能较未改性芳纶纬平针织复合材料的都有所改善;随着硅烷偶联剂质量分数的增加,改性芳纶纬平针织复合材料承受的最大拉伸载荷、最大弯曲载荷、最大压缩载荷和最大冲击载荷呈现先增加后减小的趋势,其中等离子体-硅烷偶联剂(w=1.5%)改性芳纶纬平针织复合材料各项性能改善最明显,其能承受的最大拉伸载荷、最大弯曲载荷、最大压缩载荷和最大冲击载荷较未改性芳纶纬平针织复合材料的分别提高了32.73%、38.03%、24.83%和35.10%。

聚丙烯纤维网混凝土的动力学性能

研究了聚丙烯纤维网混凝土的动力学性能。研究结果表明聚丙烯纤维网对提高混凝土抗折强度有显著作用,并可降低压折比,尤为突出的是其弯曲疲劳性能和冲击韧性大幅提高。

纺织单纤维弯曲疲劳试验仪的研制

人们在研究织物抗起球性能的过程中发现,重复弯曲疲劳与扭转疲劳是影响抗起球性能的重要因素,而对这些影响因素的测试离不开仪器。文中采用单片机AT89S52为核心控制步进电动机,实现步进电动机正、反转及转速功能,利用自行研制的单纤维弯曲疲劳仪,测试羊毛纤维的弯曲疲劳性,并对试验结果进行分析。结果表明,疲劳仪实现了自动检测纤维是否弯曲断裂,并记录弯断次数;当疲劳仪发生意外或断电时,该系统自动保存现场数据;且有针对性地采用了空间干扰、电源干扰以及元器件的干扰等抗干扰措施,进一步提高了仪器的抗干扰能力,因而可以作为精确检测纺织单纤维弯曲疲劳性的仪器使用。

钢纤维与尾矿砂替代率对混凝土基本力学性能影响

为了推广钢纤维尾矿砂混凝土在建筑、桥梁等工程中的应用,以尾矿砂取代率(0、20 %、40 %、50 %、60 %、80 %、100 %)和钢纤维体积率(0、1 %、1.5 %、2 %)为试验参数,制作了24组不同尾矿砂替代率和钢纤维掺量混凝土试件进行试验,探究尾矿砂和钢纤维掺量对混凝土基本力学性能的影响。结果表明:尾矿砂颗粒级配满足制备混凝土对骨料的基本要求,建议尾矿砂替代率为40 %～60 %;钢纤维对抗压强度的增强作用并不显著;钢纤维的掺入显著提高混凝土的抗劈裂和抗折性能,建议钢纤维掺量为1.5 %。

陶瓷/纤维/树脂超混杂复合材料的力学性能

以泡沫SiC陶瓷为基本骨架,以改性酚醛树脂为基体,加入短切高硅氧玻璃纤维制备出陶瓷/纤维/树脂超混杂复合材料(SHCM),研究了泡沫陶瓷骨架和高硅氧纤维对材料力学性能的影响.结果表明,泡沫陶瓷骨架有利于材料的刚度和尺寸稳定性提高.加入泡沫陶瓷骨架后,纤维/树脂/陶瓷超混杂复合材料的压缩强度和压缩模量增大,随着泡沫陶瓷骨架含量的提高,弯曲模量大幅度提高而弯曲强度略有下降;随着高硅氧纤维含量的提高,材料的弯曲强度及弯曲模量均明显提高.

天然纤维纬编双轴向织物力学及透气性能研究

为了改善纬编双轴向多层衬纱织物原材料废弃后难降解的问题,采用天然棉纤维作为衬经纱、衬纬纱,涤纶低弹丝作为捆绑纱织造纬编双轴向多层衬纱织物,并对织物的机械力学性能和透气舒适性进行测试。结果表明:采用棉纤维织造的纬编双轴向多层衬纱织物拉伸断裂强力较高,纵向拉伸断裂强力明显高于横向,除纵向棉纱含量稍高于横向外,1+1罗纹捆绑纱也起了重要作用;轴向拉伸断裂强力优于斜向拉伸断裂强力,主要因为拉伸断裂机理的变化。此外,通过对织物压缩、弯曲性能测试,表明织物具有良好的压缩回弹性及弯曲性能,织物透气量可达800 mm/s,具有良好的透气舒适性。

纤维增强复合管材的力学性能研究

探讨纤维材料和编织角度对纤维增强复合管材力学性能的影响。采用碳纤维、涤纶工业丝、高强聚乙烯纤维,分别编织不同角度(30°、45°和60°)的管状增强体,经环氧树脂复合后对最终复合管材进行三点弯曲和横向压缩性能的测试分析,并在体视显微镜下观察复合管材的破坏形态。结果表明:碳纤维复合管材的弯曲载荷和横向压缩最大载荷均优于涤纶工业丝和高强聚乙烯纤维复合管材,但碳纤维复合管材在弯曲和压缩测试中出现了纤维和树脂的脆性断裂,材料被彻底破坏,而涤纶工业丝和高强聚乙烯纤维增强的复合管材韧性较好;相同原料的增强体,编织角为30°时,复合管材的三点弯曲性能最好,60°时横向压缩性能最好。认为:增强体的纤维材料和编织角度对复合管材的最大载荷、弯曲性能和压缩性能有显著影响。

高性能纤维的单纤维压缩弯曲性能

选取11种高性能纤维,包括PBO纤维、芳纶1313纤维、对位芳纶纤维、高强聚乙烯长丝和高强聚乙烯短纤等,采用单纤维压缩弯曲仪测试纤维的单纤维压缩弯曲性能,并对其压缩弯曲曲线进行对比分析。结果表明,11种高性能纤维中,Technora纤维的最大力和抗弯刚度最大,在相同条件下,Technora纤维更难被压弯;PBO纤维普通丝的抗弯刚度远大于高模量丝的抗弯刚度;直径相同的条件下,芳纶1414纤维的最大力、等效弯曲模量及抗弯刚度明显高于芳纶1313纤维;超高分子量聚乙烯纤维的压缩弯曲曲线变化趋势最明显。

温度对玄武岩等高性能纤维压缩弯曲性能的影响

为了探究玄武岩纤维(BF)高温处理后的柔韧性变化,选择聚酰亚胺(PI)纤维和芳纶1414作为参照物,从单纤维压缩弯曲性能的角度,研究了在250~350℃可加工使用的高温范围内BF性能的变化。分析了三种纤维在压缩弯曲过程中的形态、压弯曲线、压弯最大力以及等效弯曲模量等指标,结果表明:经高温处理后,三种纤维的弯曲挠度变化程度为BF<PI纤维<芳纶1414;三种纤维的压弯最大力随着热处理温度的升高而增大,纤维发硬程度增大;当热处理温度为300~350℃时,BF的压弯最大力增幅变小。

不同纤维类型及尺寸对UHPC力学性能的影响

为研究不同类型纤维及不同试件尺寸对UHPC的力学性能的影响,分别在UHPC中掺入钢纤维及聚乙烯醇纤维(PVA),并进行抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度及四点弯曲性能试验。研究结果表明,在不同纤维体积掺量下,钢纤维及聚乙烯醇纤维UHPC抗压和抗折强度的尺寸效应十分明显;掺入钢纤维的UHPC抗压及抗拉强度改善效果均优于掺入聚乙烯醇纤维;钢纤维和聚乙烯醇纤维都可提高UHPC的劈裂抗拉强度和拉压比;钢纤维和聚乙烯醇纤维均可明显改善UHPC的弯曲韧性。

芳纶的压缩弯曲性能对比分析

对5种芳纶试样进行单纤维压缩弯曲性能测试,得到了芳纶的压缩弯曲性能表征参数,包括最大力、抗弯刚度、等效弯曲模量等,并根据这些参数绘制出曲线图进行对比分析。结果表明:间位芳纶压缩弯曲曲线较对位芳纶平缓,而对位芳纶所受的载荷在达到最大力值后,随位移的增加逐渐降低。