碳纤维编织网与聚丙烯水泥基复合材料加固圆柱轴压试验

完成了14个基于碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固圆柱的轴压性能试验,得到了各试件的极限承载力与破坏形态,测得了各试件平均压应力-混凝土应变曲线、平均压应力-碳纤维编织网应变曲线及各试件极限承载力柱状图,分析了加固层水泥基复合材料中聚丙烯纤维含量、碳纤维编织网包裹层数及网格大小等参数对试件轴压性能及破坏机理的影响。试验结果表明:采用碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固圆柱可明显提高其极限承载力;试件主要破坏形态为纵向压劈破坏,脆性破坏特征明显;加固层少量聚丙烯纤维含量(质量比0.05%,0.15%,0.25%)的改变对试件承载力的提高不明显;在一定范围内试件承载力随碳纤维编织网包裹层数的增加而提高;相比于2 cm网格碳纤维编织网,1 cm网格碳纤维编织网对试件承载力的提高效果更好。

碳纤维网增强混凝土巷道抗弯与抗裂性能研究

井下巷道喷层混凝土拱抗裂与抗弯性能不足严重影响了井下作业安全。本课题通过预埋高抗拉强度碳纤维网改善混凝土拱抗裂与抗弯性能,深入研究碳纤维网密度与碳纤维束用量对混凝土拱承载能力的增强效果。结果表明,随着碳纤维网密度的增大,混凝土拱的初裂荷载与极限荷载显著提升,改善幅度也明显增强。同时提高碳纤维束用量同样可以增强混凝土拱的初裂荷载与极限荷载,但增强幅度明显低于前者。由于受多层碳纤维束粘结强度不足的影响,导致处于中间层的碳纤维束无法充分发挥出优良的抗拉性能。当碳纤维束用量超过8束,即使继续提高其用量也无法持续改善混凝土拱抗裂与抗弯性能。

碳纤维增强混凝土巷道支护技术应力应变研究

为了解决混凝土巷道抗裂与抗折性能不足的问题,采用预埋碳纤维网与均布碳纤维短切丝的方法,改善巷道支护混凝土拱的承载能力与抗变形能力,重点进行荷载作用下混凝土拱的应力应变分析。结果表明:碳纤维网与碳纤维短切丝的掺入均能提升混凝土抗变形能力,降低应变的增长速率,有效阻碍微裂缝的扩展与延伸,显著提高初裂荷载与极限破坏荷载。碳纤维网密度40mm×40mm与碳纤维短切丝掺量为2%时增强效果最佳。在极限荷载作用下,发生破坏的最不利位置出现在混凝土拱最高点的两侧。

碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固混凝土短圆柱的轴压试验及承载力计算

通过对14个基于碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固混凝土短圆柱的轴压性能试验,得到各试件的极限承载力和破坏形态,给出了各试件平均压应力-混凝土应变曲线、平均压应力-碳纤维编织网应变曲线及各试件极限承载力柱状图,分析了加固层水泥基复合材料中聚丙烯纤维含量、碳纤维编织网包裹层数及网格大小等参数对试件轴压性能及破坏机理的影响。试验结果表明:采用碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固混凝土短圆柱可明显提高其极限承载力;试件主要破坏形态为纵向压劈破坏,脆性破坏特征明显;在小掺量情况下,加固层中聚丙烯纤维含量(质量比为0.05%,0.15%,0.25%)的改变对试件承载力的影响不明显;在一定范围内试件承载力随碳纤维编织网包裹层数的增加而提高;相比于边长为2 cm的方网格碳纤维编织网,边长为1 cm的方网格碳纤维编织网对试件承载力的提高效果更好。在引入4个合理的基本假定和2个强度模型的基础上,提出碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固混凝土短圆柱的轴压承载力计算方法。采用该计算方法及相关文献的计算方法得到的理论计算值与试验结果进行比较,表明:采用所建议计算方法得到的理论计算值与试验结果吻合较好,且理论计算值均小于试验值,说明该计算方法具有一定安全储备。

考虑齿轮动态啮合力的碳纤维立体织机引纬机构设计研究

针对现有碳纤维立体织机引纬机构剑杆运动加速度波动剧烈,导致剑杆运动振动,运动平稳性差,提出采用减小齿轮模数同时增加异相位啮合齿轮的方法来提高引纬机构的运动稳定性,并在ADAMS软件中对不同模数、齿轮数和不同相位的几种引纬机构方案进行动力学仿真对比分析。实验结果表明,两个齿轮同相位传动改为异相位传动,传动动力性能可以得到一定的提高,但对于模数较大的齿轮齿条传动改善效果不明显;采用减小齿轮模数同时增加异相位啮合齿轮的方法,则可以显著提高齿轮齿条啮合传动动力性能,加速度在各频率的波动幅值平均降低25%。