SMA增强复合材料梁的低速冲击响应分析

以形状记忆合金纤维增强复合材料梁为研究对象 ,应用有限元法对其低速冲击响应进行了分析 .采用Newmark直接积分法求解有限元动力方程 ,并考虑了形状记忆合金对刚度矩阵的影响 ;同时 ,利用Hertzian接触定律确定冲击接触力 ;分析结果表明形状记忆合金能有效地改善复合材料梁的低速冲击响应性能 ,它的最大位移与最大压应力都有明显减少 .

SMA/PVA混杂纤维增强水泥基复合材料拉伸性能

为研究形状记忆合金(SMA)/聚乙烯醇(PVA)混杂纤维增强水泥基复合材料(SMA/PVA-ECC)的拉伸性能,开展单轴拉伸试验,分析了SMA/PVA-ECC试件的破坏现象、应力-应变曲线及特征参数,比较了SMA纤维掺量及其直径对试件拉伸性能的影响.结果表明:SMA/PVA-ECC试件卸载后残余裂缝宽度显著减小;SMA纤维掺量及其直径对试件拉伸性能影响显著,当SMA纤维直径为0.2 mm、掺量为0.2%时,试件综合拉伸性能最好,其初裂强度、极限拉伸应力及应变较工程水泥基复合材料(ECC)试件分别提高56.4%、23.6%及13.4%.

功能梯度石墨烯增强复合材料旋转梁强迫振动

研究了功能梯度石墨烯增强复合材料(Functionally Graded-Graphene-Platelets-Reinforced Composite,FG-GPLRC)旋转梁的非线性强迫振动。首先采用修正Halpin-Tsai微观力学模型和混合理论得到FG-GPLRC的有效弹性模量;考虑旋转效应并引入von Kar man几何非线性假设,基于Hamilton原理建立了FG-GPLRC旋转梁的运动控制方程。然后使用Galerkin法和多尺度法求得主共振响应的渐近解析解。最后通过数值分析讨论了石墨烯片(GPLs)含量、分布方式及几何性质对旋转梁强迫振动行为的影响。结果表明:填充GPLs能够同时提高梁的线性刚度和非线性刚度,但两者对共振响应的影响是相反的,在耦合作用下梁的共振响应随着GPLs质量分数的增大而减小;旋转运动造成的离心刚化效应增加了线性刚度但不能改变非线性刚度,从而使共振响应增大。

含SMA纤维的复合材料梁有限元法

分析了SMA纤维对复合材料梁材料参数的影响 ,用梁的二维平面单元对含有不同含量和初始残余应变的SMA纤维的复合材料梁进行了有限元分析 .计算结果表明 ,通过激活SMA纤维 。

横隔板增强型泡沫夹芯复合材料梁抗剪性能试验研究

复合材料泡沫夹芯结构易发生芯材剪切破坏,需对泡沫芯材进行增强。本文对比分析了不同增强泡沫夹芯结构的增强原理、芯材对界面性能和抗剪能力的贡献以及各自的局限;采用真空导入工艺制作了横隔板增强泡沫夹芯梁,并对其进行了剪跨比为3的三点弯试验,研究了横隔板及其间距对泡沫夹芯结构抗剪性能的影响。试验结果表明,横隔板的存在能有效提高构件的延性,且横隔板间距越小,延性越好,改善了泡沫夹芯结构脆性破坏的特性;但横隔板增强对夹芯梁强度和刚度的影响不大,该结果与垂直缝纫增强泡沫夹芯结构的试验结果类似。横隔板增强泡沫夹芯结构具有良好的设计性,其制作过程比较简单,可改变横隔板角度或采用双向隔板增强,从而在保持延性的优势下,提高其强度和刚度。

含损伤SMA增强智能复合材料的一维增量本构关系

基于对马氏体相变热流 -温度曲线的唯象模拟 ,以及马氏体体积分数与热力势对温度偏导数之间的线性关系 ,提出了一种新的马氏体相变动力学模型。借助细观力学模型 ,研究了纤维断裂和剥离对宿主材料刚度和热膨胀系数的影响 ,并给出了相应的数学表达式。引入了纤维断裂损伤度、纤维剥离损伤度和界面影响系数等表征损伤程度的物理量 ,并最终建立了考虑这些损伤影响的形状记忆合金增强智能复合材料的一维增量本构关系。

纤维增强复合材料加固裂纹黏弹性梁的弯曲变形

考虑裂纹缝隙效应,将裂纹等效为非线性旋转弹簧,假定纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)布与梁紧密粘贴,研究了FRP布加固裂纹标准线性固体黏弹性梁的弯曲行为.在给出FRP布加固裂纹的等效旋转弹簧刚度和FRP布加固黏弹性矩形截面梁弯曲变形控制方程的基础上,利用Laplace变换及其逆变换以及梁弯曲边界条件和裂纹处的连接条件,得到突加均布载荷作用下FRP布加固简支裂纹黏弹性梁弯曲蠕变的解析解.数值分析了碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)布含量、梁跨高比以及裂纹位置及其开闭状态等对CFRP布加固裂纹花旗松(Douglas-fir, DF)木梁弯曲蠕变的影响.

热载荷作用下非对称支承嵌入SMA丝复合材料弹性梁的横向自由振动

基于形状记忆合金Brinson一维热力学本构方程,建立了热载荷作用下嵌入SMA丝复合材料梁的一维热弹性本构关系.利用横向微幅自由振动的特征方程,求解了一端不可移简支一端固定约束条件下梁在均匀升温过程中的线性振动响应,获得了嵌入SMA丝复合材料弹性梁的前四阶固有频率随温度变化的特征关系曲线.结果表明,形状记忆合金丝相变过程中的回复应力和弹性模量的变化对梁的各阶固有频率均有影响,是实现梁自振频率主动控制的一种方法.

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。

热载荷下嵌入SMA丝复合材料梁的固有频率

基于形状记忆合金Brinson一维热力学本构方程,建立了热载荷作用下嵌入SMA丝复合材料梁的一维热弹性本构关系.利用横向微幅自由振动的特征方程,求解了两端固定约束条件下梁在均匀升降温过程中的线性振动响应,获得了嵌入SMA丝复合材料弹性梁的前四阶固有频率随温度变化的特征关系曲线.结果表明,形状记忆合金丝相变过程中的回复应力和弹性模量的变化对梁的各阶固有频率均有影响,是实现梁自振频率主动控制的一种有效方法.

碳纤维复合材料棒材(C-BAR)增强混凝土梁的弯曲性能研究

本文针对碳纤维复合材料棒材（C－BAR）增强混凝土纯弯曲梁的裂缝及挠度等问题，通过对试件试验结果的分析和对比，给出了C－BAR增强混凝土受弯构件的平均裂缝间距、最大裂缝宽度和跨中最大挠度的计算公式，为工程设计和试验结果的预报提供了必要的手段。

SMA纤维复合材料空心梁机械性能自动化建模分析

为准确分析SMA纤维复合材料空心梁的机械性能,本研究以耐久性为例,对其展开自动化建模分析。采用MATLAB软件编写机械性能分析模型,将SMA的相变特性、材料非线性和基体变形耦合效应作为分析指标,参照虚功原理建立SMA纤维复合材料空心梁的运动方程,并采用牛顿迭代法和Newmark积分法共同求解该模型。仿真分析结果表明:该模型可清晰地展现出不同结构阻尼、不同温度下空心梁自由端的动态响应情况。相较于结构阻尼来说,SMA纤维结构在较高温度下能够更好地抑制振动,使空心梁具有更好的耐久性。同时,该模型的模拟结果和真实结果基本一致,证明其具有较高的模拟准确性和可靠性。

RC梁板表面嵌贴增强复合材料抗弯加固研究

多纤维增强复合材料不仅可以限制裂缝,同时可以更好地提高梁的抗弯承载能力,对于改善混凝土构件的适用性和耐久性能具有重要意义。目前关于RC梁板表面嵌贴多纤维增强复合材料抗弯加固缺乏研究,工程应用中对于嵌贴多纤维增强复合材料加固方法更无章可循。提出一种RC梁板表面嵌贴多纤维增强复合材料抗弯加固研究方法,从梁弯曲开始的机理出发,增强纤维复合材料对棍凝土梁弯曲的限制作用,定量分析了对弯曲角度和曲面宽度的影响,同时考虑了桥梁初始荷载效应,结合公路桥梁提出了粘贴纤维布加固后的抗弯计算方法。仿真实验通过5片混凝土简支T梁的模型试验,结果证明RC梁板表面嵌贴多纤维增强复合材料抗弯加固合理性。

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。

钢筋增强PVA纤维水泥基复合材料梁裂缝宽度的计算方法

在钢筋增强PVA纤维水泥基复合材料梁相关试验数据的基础上,对现行GB50010—2010《混凝土结构设计规范》、SL191—2008《水工混凝土结构设计规范》和JTJ 267—1998《港口工程混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土梁最大裂缝宽度计算公式进行改进,提出了钢筋增强PVA纤维水泥基复合材料梁最大裂缝宽度的计算方法与设计建议。与基于JTJ 267—1998《港口工程混凝土结构设计规范》的计算方法相比,基于其他两种规范的建议公式的最大裂缝宽度计算值与试验值更为吻合。

三维正交纤维增强复合材料箱梁结构机织法与成型工艺研究

本文主要介绍三维正交纤维增强复合材料箱梁结构机织物的织造方法,阐述了纤维增强复合材料在织造过程中形成一向平纹(1/1)一向(1/2)斜纹三维正交织物的织造方法,并在Pro/E软件里建立箱梁结构机织物预制件的几何模型,详细介绍了箱梁结构机织物预制件的成型工艺。为研究箱梁结构复合材料机织物预制件的织造方法、成型工艺和力学特性设计计算打下了良好基础;为开发纤维增强复合材料箱梁结构新产品提供了一个有效途径。

纤维增强复合材料梁的分层损伤识别

通过损伤发生前后结构频率的变化来检测和评估纤维增强复合材料(FRP)层合梁中的分层损伤。利用FRP层合梁在分层发生前后的一系列频率变化值,通过构建直观图像法和人工神经网络两种逆向算法反推出梁中分层损伤的三个参数,即分层所在的界面、位置和尺寸。为检验两种算法的有效性和识别精度,分别进行了理论和实验双重验证。理论验证结果表明,两种逆向检测算法都可以有效预测出分层损伤的三个参数,其中直观图像法相比人工神经网络预测精度更高。而实验验证采用文献中报道的实测频率,结果表明:直观图像法对于测量数据误差有更高的包容性,可以较为准确地预测出分层在FRP梁试件中的位置和大小;而人工神经网络对于实验误差相对敏感,对FRP梁试件中的分层损伤预测不够准确。综上认为,相较于人工神经网络,直观图像法具有更好的鲁棒性,应被优先选择应用于FRP梁的分层损伤识别。

复合纤维的三角形截面梁组合扭转理论研究

基于板梁理论,首先通过各板件的位移、应变、应力及FRP(增强复合纤维)材料的本构关系推导出悬臂梁在端部受集中扭矩情况下组合扭转的总应变能及总势能,接着基于能量变分法构建了FRP三角形梁组合扭转问题的能量变分模型与微分方程模型,最后通过边界条件求得最大扭转角的近似解析解,并与Ansys有限元软件模拟结果进行验证,验证结果表明理论计算得到的近似解与有限元模拟解基本吻合,证明了理论模型的正确性,可为工程设计提供参考。

纤维增强复合材料加固钢筋混凝土梁徐变的研究进展

随着纤维增强复合材料（FRP）对既有建筑物的加固与修复技术的运用越来越广泛,使得被加固或修复构件、结构的使用寿命得到延长,因此FRP与被加固构件一起必然要受到长期荷载的作用。收集了国内外已有的关于FRP加固钢筋混凝土梁（简称RC梁）徐变性能的研究文献,从FRP材料的蠕变研究现状以及FRP加固RC梁徐变性能的研究现状这两个方面进行总结,发现现有的关于FRP加固RC梁徐变性能的研究主要集中在FRP单一材料的蠕变性质,以及直结加固梁的徐变研究,对接近实际工况的加固前有损伤的梁的徐变性能研究较少。

纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土梁板施工技巧

介绍用纤维增强复合材料FRP对混凝土梁和板进行加固施工的操作要点。