钢-连续纤维复合筋珊瑚混凝土梁式拉拔粘结应力分布研究

为探究钢-连续纤维复合筋(SFCB)在珊瑚混凝土中的粘结应力分布,使用梁式拉拔试验方法,对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋和不同直径SFCB珊瑚混凝土进行拉拔,并采用光纤Bragg光栅(FBG)传感技术对筋材应力分布变化动态监测。研究结果表明:SFCB直径和钢芯直径均会影响荷载-滑移曲线形状;箍筋对筋材初始粘结刚度和SFCB纤维层加载端应变有明显提升;箍筋一定程度可以增强螺纹钢芯的粘结,对光圆钢芯粘结影响不大;SFCB屈服后的粘结应力分布与屈服前有明显差异,钢芯屈服后应力传递现象更明显;由于钢芯具有较高的弹性模量,在相同荷载下SFCB纤维层粘结段各处粘结应力均要大于CFRP筋。

预应力锚固区FBG螺旋筋的研制

预应力锚固区的应力集中复杂,其承载和抗裂性能对预应力混凝土结构的安全耐久至关重要。针对锚固区应力应变检测难题,在其螺旋筋中径位置嵌入分布式的FBG,制备能可靠监测环向应变的FBG螺旋筋,并按国标GB/T 14370—2015对M15-9型锚具锚固区进行三组荷载传递试验。试验结果表明:FBG螺旋筋的全部测点均存活有效,能够全程跟踪锚固区应力变化;随着荷载的增加,其内部拉应变逐渐增大,在1.2倍极限荷载下实测出三个试件的螺旋筋实际最大拉应变分别为777.15、710.29、785.50με,其应力均未超过其材料屈服强度,螺旋筋尚处于弹性变形阶段。在0.6~0.8F_(ptk)加载过程中,试件侧表面开始出现竖向劈裂裂缝;1.0~1.2F_(ptk)加载过程中,首条裂缝均发展为主裂缝,同时加载端面出现斜裂缝,裂缝宽度最大值为0.15 mm,均满足规范要求。FBG螺旋筋应变传感器可为锚固区的服役期应力应变监测、预警及其设计方案提供一种有效手段。

基于分布式光纤传感技术的风电叶片变形监测研究

为研究风电叶片在服役过程中的变形特性,采用分布式光纤传感技术,对叶片在静力试验中的应变场进行监测。试验结果表明,分布式光纤光栅(FBG)传感器能够有效测量风电叶片在静力试验中的各关键部位的应变信息,能承受大载荷下的高应变,测量结果与电阻应变片测量值基本吻合,验证光纤传感技术在风电叶片监测上的可靠性和有效性,为以后风电叶片的挂机在线监测提供可行方案。

基于电测法的定向钻杆接头应力分布实验研究

煤矿定向钻杆在孔内受弯曲、扭转、振动及拉压等各种载荷作用,施工过程中经常出现钻杆断裂事故,应力集中是造成钻杆断裂的重要原因之一,研究钻杆接头螺纹的应力分布对预防钻杆断裂具有重要的意义。本文以电阻应变测量为基础,搭建定向钻杆全尺寸实物应力测试实验平台,对钻杆接头进行了拉伸应力实验,并将各个实验数据绘制成应力分布曲线。研究结果表明:钻杆公接头应力大于母接头应力,公接头和母接头的最大应力均在齿3的位置。通过应力分布趋势和各齿应力值的方式验证了仿真模型的正确性,提供了一种验证钻杆仿真模型正确性的方法。本研究的实验数据和应力分布曲线为钻杆有限元仿真提供了可靠的数据支撑。

传感器的数量与分布对应力波检测原木缺陷效果的影响

对取自黑龙江省带岭林区4个主要树种的10个含有2种缺陷的原木样本进行测试和分析。结果表明:当原木直径在20～40cm范围内时,若需对原木缺陷进行精确测量,要求图像拟合度接近90%和误差率在0.1左右时,至少需12个传感器才能满足要求;当不需要对原木缺陷进行精确测量,只需确定缺陷的大致位置时,宜选用10个传感器进行测量;当仅仅需要判断原木是否存在缺陷时,选用6个传感器就能满足要求。本文通过平面几何学和统计学的基本方法研究了传感器测试平面内的分布对可测最小缺陷面积比的影响,从而找到影响因素并得出结论:在测试工作中通过目测均匀放置传感器即可以达到所要求的测试效果。

分布式光纤传感器应变传递性能分析及试验研究

分布式光纤传感技术是一种新型光电监测技术,可实现应变、温度的长距离分布式检测,适用于土木工程结构的健康监测。应变量测的准确性是进行结构健康诊断和评估的关键,其中影响分布式光纤传感技术应变测量精度的因素除了设备自身性能,还与感应结构应变信号的分布式光纤传感器的应变传递性能有关。从理论上分析了传感光纤特性、粘结剂物理性质、传感器结构特征对分布式光纤传感器应变传递性能的影响,并通过传感器标定试验对各影响因素进行了定量分析。结果表明,理论分析和试验研究均有效揭示了分布式光纤传感器应变传递性能同各物理参数之间的关系,可为工程应用中传感器的优化设计进行指导。

TBM盘形滚刀破岩刀刃应力分布研究

为了研究盘形滚刀破岩过程中刀刃应力分布规律,利用数值模拟对滚刀破岩过程进行分析,同时,进行盘形滚刀切削岩石过程中刀刃应力应变测试。研究结果表明:在滚刀破岩过程中,刀刃应力从刃底沿径向逐渐减小,且最大值位于刃底边缘;刃底径向应力从接触岩石到最大侵深过程中经历加载-峰值-卸载3个阶段;随着滚压时间的变化,刀刃切向应力值符号发生改变,而径向应力值则一直保持为非正;随着贯入度增加,径向应力与切向应力均变大,且径向应力变化趋势更明显。此外,刀刃径向应力明显大于切向应力。

分布式长标距FBG传感技术在桥梁结构监测中的应用研究

为了在桥梁健康监测中准确获得结构变形,对基于分布式长标距光纤光栅(FBG)传感技术进行研究。该方法对FBG传感器进行二次开发,增长其测量标距,采用耐久、力学性能良好的封装材料对其进行封装;根据共轭梁法原理,利用FBG测量到的应变分布计算结构变形。在试验用混凝土"T"梁上安装标距长度为50cm的长标距FBG分布式传感器,并同时安装百分表实测挠度,两者测量结果表明:分布式长标距FBG传感技术可有效监测结构的受力和变形,与百分表所测到的挠度值误差在5%之内。

煤柱应力应变分布的光纤监测试验研究

为科学留设区段煤柱,基于光纤传感监测技术,从煤柱内部应力应变角度研究煤柱的合理尺寸及其稳定性。制作平面物理相似材料模型,通过3个工作面开挖形成2个区段煤柱,在煤柱内分别埋设5个光纤Bragg光栅传感器及分布式传感光纤,同时,在模型底板铺设60个压力传感器,监测煤柱内部应力应变变化。试验表明,煤柱内部垂直应变随工作面推进而增大,水平应变随工作面推进呈"马鞍形"分布;煤柱的破裂区宽度约为3~5 m,塑性区宽度约为5~8 m,弹性区宽度约为22~27 m;1~#区段煤柱和2~#区段煤柱一侧开采时,对应的应力集中系数分别为1.54和2.04;两侧均为采空区时,应力集中系数分别为1.99和2.18。光纤光栅监测结果揭示了煤柱内部应力应变规律,为煤柱稳定性实时监测提供了科学手段。

动力离心模型试验循环剪应力–剪应变反演方法对比

介绍了基于加速度阵列建立的3种循环剪应力–剪应变反演方法,分析了应用条件和影响因素。基于一组软黏土场地加固动力离心模型试验,探讨了试验加速度记录反演位移的信号处理方法,与多状态下实测位移对比,验证了有效性与可靠性。运用3种反演方法分别求取了两次试验、多种波激励下,自由场地和加固场地内土体剪应力–剪应变动态响应过程。结果表明,在传感器布设间距和采样率满足应用条件下,3种反演方法可获得基本一致结果并反映基本规律,上层土体剪应力小、剪应变大,土体剪切模量与围压密切联系;自由场地剪应变远大于加固场地,并因土体软化呈现强非线性。3种方法对比,三次样条法反演结果准确性对传感器布设间距和采样率较为敏感。

挤出成型GFRC板的纤维取向分布和轴拉性能

挤出成型工艺生产玻璃纤维增强水泥板 (GFRC)时 ,纤维在螺旋推挤力和速度剪力的作用下 ,大部分纤维能在挤出方向上形成定向排列 ,轴拉强度相对较高。而垂直于挤出方向的纤维分布相对较少 ,力学性能也相对较差。试验结果表明 ,当纤维含量较低时 ,绝大部分纤维沿挤出方向分布 ,此时 ,平行挤出方向的轴拉强度远大于垂直挤出方向。纤维掺量较高时 ,垂直挤出方向上的纤维分布量大大增加 ,相应的轴拉强度几乎与平行挤出方向相等。此外 ,存在一个纤维掺量饱和点 ,超过此掺量 ,平行纤维方向的轴拉强度不再随掺量的增加而提高 。

基于布喇格光纤光栅的电沉积应力演变测试

提出了一种测试电沉积应力演变的方法.其机理为当带金属包层的布喇格光纤光栅为阴极进行电沉积时,在沉积应力作用下,布喇格光纤光栅的中心波长将发生漂移,以此可推知沉积应力的大小.测试中首先利用光纤光栅解调仪记录电沉积应力作用下的布喇格光纤光栅中心波长的偏移量,并将整个沉积时间分成小的时间段;然后依据沉积速度和标定的不同沉积厚度下的布喇格光纤光栅应力灵敏度,计算出每时间段的应力值;最后将各时间段应力累加以获得累积应力随时间的演变.以电镀镍为例,使用涂覆有化学镀镍磷金属包层的布喇格光纤光栅传感器,进行电沉积应力测试,测试表明:当测试镍镀层厚度小于50μm时,传感器灵敏度大于7pm/MPa,准确度大于0.14 MPa;在6 000s的电镀时间内,累积压应力为173.049 9 MPa.

宜兴抽水蓄能电站地下厂房锚杆承载力现场试验研究与计算方法

简要介绍了一次大型洞室锚杆支护设计现场拉拔试验的研究成果,内容包括所采用的拉拔试验方法和主要试验结果。给出了锚杆体轴应变测试方法及其测试结果、岩体层面夹角对锚杆受力状态的影响、岩体表面及杆端位移特征、锚杆注浆体与孔壁之间的粘结力等试验结果,并根据试验结果提出了锚杆承载力峰值剪应力计算方法。与传统方法相比,所提出的方法建立在现场试验测试结果基础上,计算中考虑了锚杆体上剪应力不均匀分布的特点,锚杆长度按张拉段与锚固段之和计算,锚杆承载能力按杆体上的峰值剪应力计算,计算结果可较好地反映锚杆的实际受力状态。

基于数字图像测量技术的豆粕剪切变形特性

为了研究豆粕在剪切过程中的变形特性,利用基于数字图像测量技术的三轴仪,开展了豆粕三轴剪切试验。考虑了围压(25~100 kPa)、孔隙率(44.8%~50.9%)及颗粒破碎对豆粕强度及变形的影响,分析豆粕的不同变形发展阶段,并提出对应的应力应变模型,获得相关的强度和变形参数。试验结果表明,豆粕试样的应力应变曲线为软化型,随着围压增大,其强度软化性增大,剪胀性却逐渐减小。相同围压下,随着试样孔隙率减小,豆粕的峰值强度逐渐增大,剪胀角也逐渐增大,剪胀性表现越明显。不同破碎程度的豆粕颗粒分析结果对比发现,破碎后的豆粕峰值剪切强度增大,体变呈完全剪缩,围压越大剪缩现象越明显,这表明颗粒破碎对强度和变形影响很大,且围压对颗粒破碎的影响比孔隙率对颗粒破碎的影响大。最后,基于局部变形结果分析,将豆粕的应力应变曲线划分为3个阶段,即破坏前、破坏和残余阶段,提出了不同阶段对应的应力应变模型,获得了其强度和变形参数,得到破坏比为0.701 6。通过研究豆粕的剪切变形特性试验结果,获得了豆粕的强度、变形规律及其本构模型,可为粮仓结构的安全设计、优化分析及粮仓储粮等进一步数值仿真建模提供基础参考数据。

智能光纤技术在简支转连续梁桥施工中的应用

在研究光纤传感器原理的基础上 ,进行了室内标定和布设工艺的研究 ,并在简支转连续梁施工的黑大公路牛头山大桥上布设了光纤光栅应变传感器 ,监测了预应力箱形梁张拉过程的钢筋应变历程 ,以及单梁静载试验的钢筋和混凝土的应变。通过近 12个月的施工全过程观察 ,实践证明光纤传感器读数稳定 ,性能可靠 ,可以用于桥梁长期监测 ,作用明显优于传统的电阻应变片。

分布式光纤应力、应变传感技术

文章较详细地介绍了分布式光纤应力、应变传感器的各种结构和检测方法，分析讨论了它们的特点和性能。

几种常用应变测试技术的比较分析

重点介绍了电阻应变片、差动式应变传感器及光纤(F-P)应变传感器的工作原理,并结合工程实例对电阻应变测试技术及光纤应变测试技术进行了分析研究。

二维光能量分布传感器特性及其测试技术

楔形自扫描光电二极管列阵(CSSPA)是一个直接用于接收中心对称谱分布的二维空间光能量传感器.当照度为0～0.51X·S时,其特性对颗粒测量准确度有较大的影响,为此组建了基于M公司虚拟仪器平台的测试装置,用双斜率分段法实现了CSSPA的特性测试.为改进传感器特性提出增加小环面积,降低小环斜率、提高大环斜率等建议.

重庆袁家岗体育中心体育场网壳铸钢节点设计

重庆袁家岗体育中心体育场网壳采用了七种形式的铸钢节点,设计过程中应用ANSYS和COSMOS系列软件对节点进行了空间三维实体有限元计算。线弹性及非线性分析结果表明,最不利工况下,部分节点局部区域的峰值应力有超过铸钢屈服极限的情况,但屈服区域范围小,同时最大应变值尚小。为验证计算分析结果,对两个受力较大的铸钢节点进行了足尺实体静力试验,采用分级加卸载制度获取各级荷载下各观测点应力应变值。两者的比较表明,试验结果与理论计算结果大致相同,最不利应力分布范围总体吻合。铸钢节点绝大部分区域处于线弹性状态,节点整体应力水平不高,表明铸钢节点设计合理。

光纤网络用于检测复合材料结构状态的实验研究

提出一种采用埋入式光纤传感器无损检测复合材料结构状态的新方法。将两种结构简单的新颖光纤传感网络埋入飞机的层状复合材料垂直尾翼试件 ,对结构内应变、应力以及由于外部冲击造成的损伤等状态参数进行检测 。