高分子复合材料在地铁工程中的应用技术

通过对高分子复合材料进行改性（调整树脂的分子结构及材料组成）,使材料具有良好的防火性能、耐高温性能及抗电化腐蚀性能,成为高性能的热固性复合材料。在地铁的地下工程中采用该类材料制作的疏散平台可从根本上改变地铁火灾状态下的疏散模式,对提高地铁结构的使用寿命及安全性都具有重要的作用。     

超声法研究SiCp增强6066Al 基复合材料的阻尼特性

利用超声法研究了粉末冶金工艺制备6066Al/SiCp复合材料的阻尼特性。实验测定了4种不同SiC体积比(5%,7%,9%,12%)试样在超声频率为1.25 MHz、2.5 MHz、5 MHz、10 MHz时的衰减系数α。结果表明:可以用吸收衰减表征该复合材料的阻尼特性;随着测试频率的增大,材料对超声的吸收和散射增强,吸收和散射衰减系数增大;在一定范围内随着SiC体积比的增大,该材料的吸收衰减系数增大,阻尼性能增强。     

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。     

含碳量对TiCp/Ti合金摩擦磨损行为的影响

用熔铸法制备了不同含碳量的原位自生钛合金基复合材料(TiC/Ti6Al4V),采用ML-100磨粒磨损试验机研究了其耐磨性,具体分析C含量对复合材料耐磨性的影响规律。结果表明:TiC增强相颗粒的加入可以明显提高复合材料的耐磨性;复合材料耐磨性提高的原因是基体中均匀弥散分布的TiC粒子不仅提高基体的硬度,而且本身具有优良的抗磨作用。复合材料的磨损机制为:在含碳量小于2.4%时以犁削为主,形成大量一次磨屑;含碳量大于2.4%时,以剥层磨损和犁削并存。     

碳纤维复合材料层压板低速冲击损伤性能研究

为了进一步了解碳纤维复合材料的物理性能,利用低速冲击试验机对碳纤维复合材料层压板施加不同程度的冲击能量,然后对层压板进行压缩试验。记录层压板受冲击后的形貌特征,通过对层压板低速破坏特性进行分析,探讨层压板在受冲击后的破坏形态、拐点和冲击强度的关系,并对其残余压缩强度、破坏特性进行分析。     

预应力CFRP加筋土路堤现场试验研究

预应力CFRP加筋土技术是应用碳纤维增强塑料(CFRP)作为加筋材料,通过对加筋土体侧向的CFRP筋带端部进行张拉并锚固,给侧向土体施加侧向压力,进而增加土体的稳定性和强度。将这一技术应用于临长高速公路,对该试验路堤进行了沉降观测、弯沉试验测试。试验表明,该技术可以显著地提高加筋土路堤的回弹模量和加速加筋土结构沉降稳定。     

CFRP斜拉索力学特性

基于斜拉索分析的悬链线理论,以主跨1 088 m的苏通大桥的斜拉索为研究对象,对比分析高强钢丝斜拉索和CFRP斜拉索的力学特性。研究表明,由于自重的降低,尤其对长索,CFRP斜拉索的垂度和由垂度引起的刚度损失、支承效率损失大大降低。CFRP斜拉索在超大跨度斜拉索中优势明显。     

外贴碳纤维布加固大比例钢筋混凝土梁抗弯性能

以某类铁路桥梁为原型,通过5根粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁的1/3比例模型试验,研究了梁表面处理方式和加固前预载历史对加固梁抗弯能力和破坏形态的影响。试验结果表明,粘贴表面打磨的梁发生纤维布带面层剥离破坏,而凿毛处理时最终破坏均为混凝土压碎;若不出现剥离破坏,则碳纤维布具有良好的加固效果;加固时,梁上既有荷载越小,则加固效果越好。基于《规程》(CECS146:2003)的基本假定,考虑既有荷载的影响,对本文试件的屈服弯矩和极限弯矩进行理论分析,其结果与实测值较吻合,说明《规程》中计算屈服后压碎时的的正截面承载力公式对碳纤维布加固较大尺度、较高配筋混凝土梁也是适用的。     

扭转梁悬架碳纤维复合材料横梁结构优化

鉴于碳纤维增强复合材料(CFRP)轻质高强的特点,本文中将某乘用车扭转梁悬架原钢质横梁用碳纤维复合材料替代,并进行结构优化设计。首先,通过碳纤维增强复合材料层合板力学性能试验获得材料力学参数,建立悬架扭转梁有限元模型,并对扭转梁中的碳纤维复合材料横梁截面进行改进设计。在此基础上,综合考虑横梁质量、刚度和工艺约束,对CFRP横梁进行铺层厚度、角度和铺层顺序的多层次优化。优化后,在满足各项性能指标的情况下,碳纤维增强复合材料横梁比原钢质横梁轻量79.34%,取得显著的轻量化效果。