CFRP修复含裂纹加筋板极限强度仿真研究

[目的]为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)粘贴修复含裂纹加筋板的极限强度,[方法]采用非线性有限元法对在轴向压缩载荷作用下的CFRP修复含裂纹加筋板的极限强度进行分析,基于CFRP修复含裂纹加筋板模型,对仿真结果与文献的试验结果进行比较,验证所提方法的准确性。以CFRP双面修复含裂纹加筋板为例,研究CFRP加筋板的极限强度,并对胶层剥离机理和胶层应力进行分析。[结果]结果表明,使用CFRP修复含裂纹加筋板后其极限强度得到了明显提高,且接近于含几何初始缺陷加筋板的极限强度;CFRP修复含裂纹加筋板的脱胶行为发生在极限强度之后。[结论]使用CFRP修复含裂纹损伤的加筋板可有效提高其极限承载能力,研究结果可为船舶与海洋工程结构修复提供参考。     

模拟海洋环境条件下碳纤维复合材料力学性能试验研究

本文主要进行了CFRP材料浸渍于碱溶液、浸渍于盐溶液及经人工老化后的力学性能试验。试验证实,上述几种长期环境条件作用对CFRP的极限强度影响不大,但能显著降低CFRP的极限延伸率,碱溶液浸渍、盐溶液浸渍显著降低了CFRP的弹性模量,而人工老化则几乎没什么影响。试验结果分析证明,应用于加固结构分析的CFRP的应力-应变关系,可应用线弹性关系。     

基于复合材料层板轻量化方法的11m CFRP高速艇最优设计

保证层板结构安全性的同时,通过优化层板纤维含量的设计方法,实现船用碳纤维层板的轻量化。以小型船舶国际设计建造规范为基础,整合船用复合材料层板轻量化设计方法。将整合的设计方法应用到碳纤维材料中,并使用重新整合的方法对11m碳纤维高速艇(MMU-M Patrol 36)进行优化设计。研究结果表明:优化设计后MMU-M Patrol 36的船体质量,对比原设计方案,约减少12.5%。校核该艇总纵强度确认船体的结构安全性及所提方法在实际运用中的可行性。     

考虑玻璃钢强度性能的渔船船体结构轻量化设计

论文在通过改变积层板中玻璃纤维含量提出的玻璃钢渔船的轻量化设计方案基础上,根据材料试验结果重新定义了船体积层板轻量化设计流程,再次优化玻璃钢渔船船体结构,并与之前研究结果进行比较分析。研究结果显示:考虑实际的玻璃钢强度性能定义的设计流程,纤维含量在0.47时,玻璃钢渔船获得最大的减重效果,与基于意大利船级社(RINA)设计规范中的玻璃钢强度性能理论估算结果相比,纤维含量减少17%,船体总重共减少27%。另外,当通过优化纤维含量来减轻玻璃钢船体结构的重量时,考虑理论强度性能估算式中未体现的原材料特性和铺层设计等因素也十分重要。     

淡水环境中水工钢闸门与碳纤维布黏结性能研究

水工钢闸门长期频繁处在干湿交替状态,易发生金属腐蚀并降低结构的稳定性和承载性,碳纤维复合增强材料(CFRP)具有良好的抗腐蚀能力和抗拉能力,用作加固材料能延长闸门使用寿命,施工时保证CFRP与闸门之间的有效黏结是重难点。设计了9组CFRP与钢板黏结剪切试验,基于CFRP与钢板的黏结剪切破坏分析CFRP的黏结长度、钢板腐蚀程度以及黏结宽度等对有效黏结长度的影响。数据表明,CFRP与钢板的有效黏结长度是80 mm,且长度随钢板腐蚀程度加深而递减,与CFRP的粘贴宽度无关;CFRP与钢板的极限黏结力之间是线性增大关系,且当有效黏结长度低于实际粘贴长度时,极限黏结力不再动态变化。另外,试件所展现出黏结破坏的延性得到了一定的改善。     

混凝土构件直接粘贴CFRP加固的腐蚀界限研究

为弥补现有规范不足、解决不同腐蚀等级构件碳纤维加固效果参差不齐的问题,在氯化钠溶液中通电模拟海洋腐蚀环境,加速腐蚀出不同腐蚀程度的RC梁,粘贴CFRP加固后进行加载试验,通过分析不同腐蚀程度构件承载力损失和直接粘贴、凿除粘贴两种CFRP处理方式的加固效果,研究腐蚀等级对海工RC梁CFRP抗弯加固的影响,并探讨直接粘贴CFRP加固的腐蚀界限。结果表明,在低腐蚀等级条件下,直接粘贴CFRP加固能有效减小腐蚀梁在荷载作用下的主裂缝宽度,减缓梁开裂的时间,提高抗弯承载力和整体刚度,但随腐蚀等级的增加,这些作用越来越弱,当梁腐蚀裂缝宽度超过1 mm、主筋锈蚀率达15%时,直接粘贴CFRP加固已不再适合。     

玻纤网布压嵌塑料建筑模板力学性能研究

以PE塑料为基材、玻璃纤维网布为增强材料,采用压入法使玻璃纤维网布嵌入PE塑料中制成复合塑料建筑模板,可以显著提高复合塑料建筑模板的静曲强度和弹性模量等力学性能.通过对复合塑料建筑模板进行应力分析,研究玻璃纤维网布的压嵌深度和网格尺寸对复合塑料建筑模板力学性能的影响.结果表明:玻纤网布的铺放位置越靠近表层,压嵌深度越小,复合塑料建筑模板的抗弯力学性能越好;通过玻璃纤维网布铺放位置对复合层板弹性模量的预测和验证试验,玻纤网布网格尺寸对复合塑料建筑模板静曲强度和弹性模量亦有显著影响.网格尺寸越小,模板的力学性能越好,即模板的静曲强度和弹性模量越大.     

CFRP修复的FPSO点蚀船体梁极限强度分析

采用非线性有限元法对中拱和中垂工况条件下碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP)修复的浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading, FPSO)点蚀船体梁极限强度进行仿真分析。对比FPSO的完整船体梁、点蚀船体梁和CFRP修复的点蚀船体梁的中拱极限弯矩和中垂极限弯矩，分析CFRP对FPSO点蚀船体梁的修复效果，并分析胶层失效规律。结果表明，CFRP可为船舶的高效修复提供一种新的方式。     

复合材料单面加固修补钢板的界面应力分析

复合材料加固修复钢结构技术有许多优点和广阔的应用前景,该方法的关键在于保证复合材料补片和钢板的连接界面具有良好的粘接性能。文章为探究粘接界面的力学性能,利用ANSYS软件建立二维线弹性有限元模型,模拟碳纤维增强复合材料(CFRP)单面加固钢板的拉伸试验过程,分析粘接界面的应力分布情况及其变化规律,研究胶层弹性模量,胶层厚度以及CFRP补片厚度对胶层界面应力的影响,为确定最优的加固方案提供理论依据。分析结果表明:胶层端部区域的剪应力和剥离应力随着胶层弹性模量和CFRP补片厚度的增加而增大,适当地增加胶层厚度有利于提高加固效果。     

粘贴碳纤维布与钢板加固RC梁的承载力计算方法

根据提出的加固材料强度系数,并基于试验数据分析,分别提出了粘贴碳纤维布和粘贴钢板加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力提高系数计算公式。研究结果表明,粘贴钢板比粘贴碳纤维布对梁的抗弯承载力有更好的加固效果。     

疲劳强度极高的新材料

日本科学技术厅航空空间研究所最近研制成功一种疲劳强度极高的热可塑复合材料。这种材料系将碳纤维浸透PEEC树脂,然后经过烧结制成。与目前用作飞机尾翼的CFRP(碳·环氧复合材料)相较,新材料的疲劳寿命约为CFRP材料的1000倍,而重量约为CFRP材料的60％,是制造航天飞机等的理想材料。     

老化混凝土结构粘贴碳纤维布加固效果评价试验研究

本文以C级不安全校舍加固改造建设项目某教学楼碳纤维布加固检测为研究背景,现场采用HCTJ-10C碳纤维粘贴强度检测仪现场检测正拉粘贴强度,但检测结果不满足规范要求,为更加合理、科学的评价老化混凝土结构粘贴碳纤维布加固效果,选取一块正拉粘贴强度检测结果最小位置的楼板进行现场载荷试验。最后结合正拉粘贴强度和现场载荷试验检测试验结果,综合评定老化混凝土结构粘贴碳纤维加固效果,分析研究表明综合分析方法评价老化混凝土结构粘贴碳纤维布加固效果更为客观准确。     

碳纤维复合材料在舰艇显控台上的应用

碳纤维复合材料作为轻型材料在减轻设备重量、提高设备强度方面的应用范围越来越广,随着海军舰艇显控台对重量和强度的要求不断提高,将碳纤维复合材料能够成功应用到海军舰艇显控台上已成当务之急。以碳纤维碳丝的制备与分类和碳纤维复合材料的成型工艺为基础,详细阐述了海军舰艇显控台碳纤维复合材料壳体的设计及工艺流程,其中包括分型设计、模具设计以及RTM工艺等,并对制造出的碳纤维复合材料的显控台进行摆锤冲击试验,验证了碳纤维复合材料的抗冲击性能以及其应用在海军舰艇显控台上的可能性。     

端面转角对板架结构极限强度的影响研究

文章以单层板架、开孔单层板架和双层板架为研究对象,采用非线性有限元法,开展了端面转角对板架结构极限强度的影响研究。首先对单层板架、开孔单层板架和双层板架在不同端面转角下的极限强度进行了系列数值计算,然后对比分析其极限载荷和失效模式,获得了端面转角对板架结构极限强度的影响规律,为开展甲板板架结构极限强度试验提供方法参考。     

橡胶-碳纤维复合水润滑轴承材料的研究

为探究橡胶-碳纤维复合橡胶水润滑轴承材料的摩擦学性能,在SSB-100型船舶艉轴承试验机上,对复合橡胶轴承材料和普通橡胶轴承材料进行台架上的摩擦、磨损试验结果表明：复合橡胶轴承材料的力学性能、摩擦、磨损性能均优于普通橡胶,即碳纤维的加入可以改善普通水润滑橡胶轴承的综合性能。     

碳纤维复合材料在舰船鞭天线中的应用及制备TN82

简述了碳纤维复合材料（CFRP）的性能特点,并对CFRP在舰船鞭天线方面的应用进行了归纳总结。     

CCS-B船用钢的动态力学性能探究

采用分离式Hopkinson压杆实验设备,对CCS-B船用钢试件进行了3种不同冲击压力作用下的冲击试验,通过自编程序,得到入射波、反射波和透射波的起点,由三波法计算得到了不同应变率下材料的动态力学性能曲线。通过与材料的静态力学比较分析,表明CCS-B船用钢在中高速冲击载荷作用下,其屈服强度具有应变率敏感性;比较了不同冲击速度下材料的动态力学性能,结果表明材料力学性能与高应变率具有相关性,即材料的屈服强度随应变率的增加而增大。     

碳纤维加固技术在旧厂房改建加固中的应用

碳纤维增强聚合物是一种新兴高强材料。以某旧厂房改建加固工程应用为例,介绍了碳纤维复合材料(CFRP)在结构加固中的计算方法和施工工艺。     

CFRP补强(加固)钢筋混凝土开孔平板的试验研究

研究了体外粘贴碳纤维增强复合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)加固钢筋混凝土开孔平板的受力性能,通过5块开孔平板的加固试验,从破坏形态、开裂荷载、极限荷载和弯曲变形等方面分析构件的加固效果,研究粘贴层数、开孔尺寸和开孔位置等因素对构件加固效果的影响。试验结果表明,经外贴CFRP加固后,钢筋混凝土开孔平板的极限承载力、弯曲变形能力均得到明显提高,构件的抗裂性能也有一定程度的提高。     

氢对T225NG钛合金力学性能影响

通过高温气相充氢并进行拉伸试验,对氢在T225NG钛合金中的行为进行了初步的研究.结果表明,随着氢含量的增加,T225NG钛合金的弹性模量不断增加;氢含量对强度的影响不太明显,随着氢含量的增加,抗拉强度和屈服强度略有增加;塑性随氢含量的增加而下降,但当氢含量超过750 mg*kg-1时仍具有良好的塑性.通过对试样断口以及微观组织的分析,认为氢对T225NG钛合金力学性能的影响主要是由于渗入的氢产生氢化物引起的.