双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁弯曲性能试验

复合材料夹层结构具有比强度高、比刚度高、可设计性强、耐腐蚀等特点,以聚氨酯泡沫为芯材,以玻璃纤维增强复合材料为面板和格构腹板,采用真空导入成型工艺,制备双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁。对无格构泡沫夹芯复合材料梁,不同腹板高度、腹板间距双向格构增强泡沫夹层复合材料梁进行三点弯曲试验,研究其破坏模式和机理。基于泡沫填充矩形蜂窝芯材的等效十字模型,预估试件的抗弯刚度和挠度,计算值与试验值吻合较好。     

剪跨比对腹板增强复合材料夹层梁受剪性能影响试验研究

对不同剪跨比(a/d)的纤维腹板增强复合材料夹层梁进行四点弯试验,得到其荷载-位移曲线和典型破坏模式,分析了不同剪跨比和纤维腹板厚度对其受剪机理影响规律。结果表明:剪跨比为1的试件承载力最大;随着剪跨比增加,腹板增强夹层梁极限承载力降低,延性性能降低,比强度降低;当夹层梁剪跨比小于3时,试件发生上面板压陷/芯材剪切破坏,当剪跨比大于3时,试件发生上面板受压屈服破坏;对具有相同剪跨比试件,纤维腹板能显著提高其极限承载力和延性性能,厚度越大,极限承载力提高效果越明显。     

格构腹板增强泡沫夹芯复合材料准静态压缩吸能试验

复合材料夹层结构具有轻质高强、弯曲刚度大、耐腐蚀、可设计性强、抗冲击、吸能效果好等特点,用玻璃纤维增强复合材料制作面板和格构腹板,以聚氨酯泡沫作为芯材,采用真空导入成型工艺,制备格构腹板增强泡沫夹芯复合材料试件。保持试件的平面尺寸不变,改变腹板间距、腹板高度、腹板铺层数和泡沫密度等参数,对试件进行准静态轴向压缩试验,对比研究其吸能性能。得到以下结论:格构腹板间距和厚度对抗压承载力和吸能性能影响较大,而泡沫芯材的密度影响较小;该新型复合材料的抗压承载力以及吸能性能随着腹板所占的体积比增大而增大,格构腹板对芯材的承载及吸能增强效果显著。     

格构腹板增强木芯复合材料短柱轴压性能试验与理论分析

格构腹板增强木芯复合材料短柱以玻璃纤维增强复合材料作为面层与格构腹板,以泡桐木作为芯材,采用真空导入工艺制作而成,具有轻质高强、耐腐蚀、延性好等显著优点。对具有不同格构腹板布置形式、纤维增强复合材料壁厚等参数的复合短柱进行轴压试验,研究了其破坏模式和机理。基于弹性分析法计算了短柱试件的极限承载力,计算值与试验值吻合较好。     

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。     

复合材料夹层梁受弯破坏模式试验与理论分析

本文对不同芯材、不同高跨比的轻质复合材料夹层梁进行了试验研究.通过对夹层梁的各种破坏模式进行分析,研究了夹层梁的破坏模式与荷载、材料基本力学性能、几何参数的关系,并在此基础上绘制了夹层梁破坏模式图,预测了夹层梁的破坏模式.试验结果与理论分析吻合较好,夹层梁设计参数变化会引起破坏模式的相应改变.     

格构腹板增强泡沫夹芯复合材料梁准静态压陷试验

采用真空导入成型工艺,制备以聚氨酯泡沫为芯材,以玻璃纤维增强复合材料为面板和格构腹板的双向格构腹板增强泡沫夹芯复合材料梁。对普通泡沫夹芯梁和格构腹板增强泡沫夹芯梁进行准静态压陷性能测试并进行对比分析。结果表明:格构腹板增强泡沫夹芯梁相对于普通泡沫夹芯梁,其抗压陷能力得到了显著提升,通过理论推导得出格构腹板增强泡沫夹芯复合材料梁准静态压陷表达式,并且与试验进行对比,结果较吻合。     

隔板方向对泡沫芯复材夹芯梁抗剪性能影响的试验研究

采用真空导入工艺制作了3组不同方向(横向、纵向及双向)的隔板增强泡沫芯复材夹芯梁,对其进行了剪跨比为3的三点弯试验研究,获得了其失效过程及破坏模式,分析了隔板布置方向对该复材夹芯梁受剪力学行为的影响。结果表明:1隔板横向、纵向及双向布置时,夹芯梁的破坏模式分别为上面层弯曲折断、侧面层局部屈曲及上面层剪切破坏;2横向隔板可有效阻止泡沫芯材的斜裂缝扩展,从而提高构件在横向荷载作用下的延性,但不能显著提高夹芯梁的刚度和强度;3隔板纵向布置时,构件的承载力和刚度相比于未增强的普通泡沫芯复材夹芯梁分别提高了1.02倍及5.65倍,但延性仅提高了0.23倍;4双向隔板增强泡沫夹芯梁的力学性能与纵向隔板增强泡沫夹芯梁较为相似,其承载力和刚度均明显高于横向隔板。     

玄武岩纤维布加固混凝土连续梁抗弯试验研究

玄武岩纤维复合材料(BFRP)是一种新型纤维复合材料,具有价格低、延性好、耐高温和耐腐蚀等优点。为分析玄武岩纤维加固混凝土抗弯构件的受力性能和破坏模式,对4根玄武岩纤维布加固的混凝土T形截面连续梁和1根对比梁进行了抗弯试验。试验表明,玄武岩纤维布加固能显著提高混凝土连续梁的屈服荷载和极限荷载,加固梁表现出较好的延性。     

格构腹板式界面增强泡桐木夹芯复合材料梁的弯曲性能试验

复合材料及其夹层结构具有轻质高强、耐腐蚀、节能保温等特点,以玻璃纤维增强复合材料作为面层和格构腹板,以泡桐木为芯材,采用真空导入成型工艺,制备出格构腹板式界面增加泡桐木夹芯复合材料梁。在保持试件总尺寸不变条件下,对木梁、无格构木芯梁、格构木芯梁进行了平面、侧面四点受弯性能试验研究对比。得出如下结论:同一种构造试件平面受压时所受的极限承载力和刚度比侧面受压时所受的极限承载力和刚度高;无格构木芯梁、格构木芯梁试件所受的极限承载力和刚度比木梁试件所受的极限承载力和刚度有明显的提高;格构木芯梁试件所受的极限承载力和刚度比无格构木芯梁试件所受的极限承载力和刚度有一定的提高。     

不同增强方式下泡沫夹芯复合材料三点弯曲性能研究

研究了缝合及加强筋增强方式下泡沫夹芯复合材料的三点弯曲性能。采用万能试验机分别进行了缝合与未缝合碳纤维、玻璃纤维、玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料的三点弯曲实验,分别得出各自的载荷-挠度曲线,再引入加强筋的方式进一步研究缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲性能。结果表明,玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料较玻璃纤维泡沫夹心复合材料性能有所提升;引入加强筋会使缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲强度从17.79 MPa增大到37.47 MPa,且随着加强筋数量增多,缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲性能得到提升;在加强筋数量相同（2根）的情况下,加强筋平行铺放时弯曲性能最好,弯曲强度达到46.96 MPa,20 °交叉铺放时次之,十字铺放时最差。     

夹层复合材料的弯曲理论分析与计算方法研究

对夹层梁弯曲理论进行了深入研究,并用解析的方法计算了夹层梁的弯曲应力和挠度。在高阶夹层梁理论假设的基础上,假设夹芯只存在剪切变形,根据经典的梁弯曲理论,通过对夹层梁微元的受力分析,确定各层、层间的内力分布和各层间的变形协调关系,从而求出夹层梁各层的正应力、层间剪应力和弯曲挠度的解析表达式。最后,用三维有限元计算结果验证了解析算法结果的准确性。研究结果表明,此方法计算公式简单且精度较高。     

混杂钢纤维超高性能混凝土梁裂缝分形理论研究

混凝土梁在受弯过程中表面裂缝分布及演化的宏观特征可以反映其受弯性能,本文基于不同废旧轮胎钢纤维(WTSF)取代率的玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋混杂钢纤维超高性能混凝土梁受弯试验结果,利用分形理论分析试验梁表面裂缝开展情况。结果表明,BFRP筋混杂钢纤维超高性能混凝土梁表面裂缝分布具有分形特征,满足自相似性,分形维数的变化区间为[0.892,1.064]。探讨了梁表面裂缝分形维数与施加荷载值、WTSF取代率、跨中挠度和最大裂缝宽度之间的关系,并分别拟合了WTSF取代率与完全破坏状态下全梁区和纯弯段分形维数的函数关系。分形维数与施加荷载值、跨中挠度和最大裂缝宽度均呈对数函数关系,完全破坏状态下,WTSF取代率变大会增大梁表面裂缝的分形维数,但总体来说不利影响并不明显,研究结果可为超高性能混凝土的工程实际应用提供参考。     

PMI泡沫芯材填充GFRP帽型筋梁弯曲性能研究

通过三点弯曲试验得到聚甲基丙烯(酰)亚胺(PMI)泡沫芯材填充玻纤增强塑料(GFRP)帽型筋梁的弯曲性能数据,发现该结构有较好的延性,破坏形式较为安全.采用有限元方法对试验进行了数值模拟,得到了与试验相符的模拟结果,证明了数值模拟的可行性.在此基础上研究了泡沫芯材倾角、宽度、厚度的变化对结构刚度的影响并进行了数值计算,进一步考虑工艺等因素得出用于电动汽车车身覆盖件的PMI泡沫芯材填充GFRP帽型筋梁的优化设计参数.     

Fatigue enhancement of concrete beam with ECC layer

The pseudo strain-hardening behavior of Engineered Cementitious Composites (ECC) is a desirable characteristic for it to replace concrete to suppress brittle failure. This widespread use of ECC in the industry is, however, limited by its high cost. To achieve higher performance/cost, ECC can be strategically applied in parts of a structure that is under relatively high stress and strain. In this paper, layered ECC-concrete beams subjected to static and fatigue flexural loads were investigated by experiments. The static test results showed that the application of a layer of ECC on the tensile side of a flexural beam increased its flexural strength and the degree of improvement increased with the thickness of ECC applied. In addition, the layer of ECC enhanced the ductility of the beam and the failure mode changed from brittle to ductile. Under four-point cyclic loading, the ECC layer significantly improved the fatigue life of the beam. Moreover, in comparison to plain concrete beams, layered ECC beams could sustain fatigue loading at a larger deflection without failure. The great improvement in fatigue performance was attributed to the effectiveness of ECC in controlling the growth of small cracks. The experimental findings reflect the feasibility of using ECC strategically in critical locations for the control of fatigue crack growth.     

BFRP筋再生混凝土梁抗弯性能试验研究

通过7根玄武岩纤维(BFRP)筋再生混凝土梁和1根钢筋再生混凝土梁的抗弯性能试验,研究了不同纵筋配筋率与再生骨料取代率对BFRP筋再生混凝土梁受弯性能的影响,分析其承载力变化过程、破坏形态、挠度变形与裂缝发展情况,并与钢筋再生混凝土梁进行对比。结果表明,BFRP筋再生混凝土梁的破坏形式有少筋和超筋破坏两种,分别由BFRP筋拉断和受压区再生混凝土压碎控制。合理配筋的BFRP筋再生混凝土梁破坏前产生的挠度较大,且受拉BFRP筋的应变也较大,说明合理配筋的BRPP筋再生混凝土梁具有一定的延性,能较好地发挥两种材料的性能。BFRP筋再生混凝土梁的裂缝宽度和裂缝条数受再生骨料取代率影响较小,而受配筋率影响较大。此外,BFRP筋再生混凝土梁的初裂荷载相比钢筋再生混凝土梁略低,但极限荷载却有明显提高。     

Monotonic and fatigue performance in bending of fiber-reinforced engineered cementitious composite in overlay system

This paper presents an experimental study and theoretical analyses on the monotonic and fatigue performance in bending of a polyvinyl alcohol (PVA) fiber-reinforced engineered cementitious composite (ECC) overlay system. The influence of the interfacial characteristics between overlay and old concrete substrate on the overall bending performance is investigated. The experimental results show that when ECC is used as overlay material, both load carrying capacity and deformability represented by deflection at peak load of the overlaid beams in flexure are significantly increased compared to those of plain concrete (PC) overlaid beams. The fatigue life of ECC overlaid beams in flexure is not influenced by the layer/base interfacial characteristics, such as smooth cutting surface or sand-blasted rough surface. However, the deformation ability of the overlaid beams, such as deflection at midpoint of beam, in both static and cyclic loading cases are influenced by the interfacial property. The smooth casting surface leads to larger deformation at peak load under monotonic loading and at failure under fatigue loading than the corresponding values for beams with a rough casting surface. The present study demonstrates that reflective cracking failure in pavement overlays can be eliminated by the use of a ductile material such as ECC.     

复合材料-木塑组合柱轴心受压性能试验研究

以木塑复合材料、无碱玻璃纤维织物以及不饱和聚酯树脂为原料,采用真空导入工艺制造复合材料-木塑组合柱。对该组合柱进行轴心受压试验,得到其失效模式、承载力以及纵向变形等力学行为。试验结果表明:复合材料-木塑组合柱在轴压荷载作用下,主要破坏模式为轴向受压破坏,且在复合材料面层出现横向裂纹;组合柱极限承载力随着截面尺寸的增加而显著提高,而且组合柱具有良好的延性。采用考虑组合效应的分析方法对该组合柱的轴压承载力进行预测,结果表明当组合系数取0.3时,理论计算结果与试验结果吻合较好。     

THE BEHAVIOUR OF ADHESIVELY BONDED BEAMS VERSUS THEIR WELDED EQUIVALENT

The study aims to produce a design guide for the calculations of stresses and deflections of adhesively bonded beams fabricated from steel adherends using a structural epoxy adhesive. Such design calculations already exist for welded but not for bonded beams. Small models based on beams with a T-section profile, at various beam lengths, are formulated. A key to these calculations is the determination of the adhesive/adherend interface factors/coefficients, to correct the estimated values of stress and deflection from three-point bending conditions. This article presents the methodology for evaluating bonded beams in relation to equivalent welded (solid) beams. This includes mechanical testing, an analytical method based on beam and sandwich theory, and finite element techniques. Results from these techniques are presented and compared and values of the coefficients for T-section beams are determined.