Fatigue behaviour and life prediction of filament wound CFRP pipes based on coupon tests

This paper investigates the fatigue behaviour of filament wound Toray T700/Epotech X4201 composite pipes with different lay-ups. The present work compares the fatigue behaviour of coupon specimens manufactured with two different fiber orientations under tension-tension and tension-compression cyclic actions. The test results show that the lay-up and stress ratio have significant effect on the failure mechanism and fatigue life of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composite coupons. This paper develops an empirical model, which integrates the effect of stress ratio in a fatigue damage parameter, to evaluate the fatigue life of the CFRP filament wound coupons. Combined with the numerically calculated stresses at the critical locations corresponding to the fatigue damage locations, the proposed empirical model developed from the coupon test database predicts successfully the fatigue life of full diameter CFRP pipes, using stresses computed at critical locations in the CFRP pipe.     

CFRP加固损伤钢板的拉伸及疲劳性能研究

文章基于Dugdale模型理论提出CFRP加固含裂纹钢板加固量的计算方法。通过虚拟裂纹闭合法建立模型来模拟塑性钢板的破坏过程,并完成相关试验,验证了CFRP加固含裂纹钢板有效粘贴长度、有效粘贴宽度取值的有效性。同时利用Paris公式预估疲劳寿命,并结合相关试验数据,探究了CFRP加固对含裂纹钢板疲劳寿命的提高作用。研究表明,有效粘贴长度、有效粘贴宽度的理论取值有效;通过CFRP双侧加固竖裂纹、斜裂纹钢板构件可分别使其疲劳寿命得到显著提高。     

预应力CFRP技术在桥梁加固中的应用

以某高速公路立交桥空心板梁边板加固为例,介绍预应力CFRP加固技术的特点、计算及施工工艺。实践表明：应用预应力CFRP加固技术,桥梁结构承载力可满足加固设计要求,且裂缝闭合,恢复部分挠曲变形;可提高构件刚度,桥梁结构的内力分布得到明显改善,取得了满意的综合加固效果。     

超大跨度CFRP索斜拉桥的力学性能分析

为了探讨碳纤维材料(CFRP)索在超大跨度斜拉桥中应用的可行性,以1400 m主跨的超大跨度钢拉索斜拉桥设计方案为例,采用拉索的等强度和等轴向刚度方法,拟定了两座等跨径布置CFRP索的方案桥,分别采用结构三维几何非线性方法、子空间迭代法、空气动力稳定性分析方法以及地震响应的反应谱分析方法,对应用钢索和CFRP索的超大跨度斜拉桥的静力特性、动力特性、抗风稳定性以及抗震性能等进行了分析与比较,并从力学性能角度探讨了CFRP索在超大跨度斜拉桥中应用的可行性。结果表明:从力学性能角度而言,超大跨度斜拉桥采用CFRP索是可行的,但是拉索截面尺寸采用等轴向刚度方法确定则更有利。     

碳纤维索股粘结型锚具疲劳试验研究

为研究新研发的碳纤维索股内套管锥形粘结型锚具的抗疲劳性能,进行了应力水平为629～704.48MPa的200万次疲劳加载试验,测试了体现锚固性能的各项指标,分析了锚具各组件之间的相对位移量、锚固区碳纤维丝表面粘结力及疲劳后的残余极限承载力的变化情况。试验结果表明：各组件之间的相对位移量很小,且主要发生在前50万次循环加载过程中,之后趋于稳定,各组件之间相互协调性非常稳定;锚固区碳纤维丝表面粘结力失效程度小;锚环外表面环向应变几乎无变化,锚环工作状态良好;相比静力极限承载力,锚固系统疲劳后的残余极限承载力不会降低;该新型锚具抗疲劳性能优秀,在长期使用过程中具有很高的安全储备。     

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。     

体外配置CFRP筋预应力混凝土箱梁收缩徐变效应分析

以体外配置CFRP筋预应力混凝土箱梁1 001 d的长期受力性能试验为基础,采用徐变换算截面法对收缩徐变效应引起的截面应力重分布规律进行分析。理论分析与试验结果对比表明,徐变换算截面法能较好地分析持续荷载作用部分预应力箱梁的收缩徐变效应。运用双线性法和曲率法对试验箱梁的长期挠曲变形进行预测,两种分析方法预测结果基本一致,建议取长期挠度增长系数为2.45,此时长期挠度变形理论预测值与实测结果吻合较好。对现行设计规范进行有关参数修正后,持续荷载作用下预应力混凝土箱梁的最大裂缝宽度理论值与实测结果吻合较好。研究成果将为CFRP筋在体外预应力箱梁中的推广应用提供参考。     

碳纤维加固钢筋混凝土梁破坏模式及分析

通过试验研究,得出碳纤维复合材料加固混凝土结构构件的几种可能出现的破坏模式;分析可能的破坏型式出现的原因,并对最为常见的加固破坏模式-碳纤维剥离破坏进行重点探讨;针对碳纤维加固混凝土结构工程中的施工防范措施提出具体建议。     

碳纤维加固预应力混凝土结构试验研究

主要研究了碳纤维制成织物片材粘贴到预应力混凝土构件表面用于结构补强与加固的技术特点，并分别对预应力混凝土构件在完好和破损状态下的加固效果进行了对比试验研究，分析了不同使用状态下的构件碳纤维加固对其破坏特征及承载力、刚度等方面的影响。试验结果表明：碳纤维加固预应力混凝土构件能有效的提高截面承载力，约束裂缝的发展，加固端部采用环形箍能较好地防止碳纤维剥离破坏的发生。     

Surface-RTM技术探析

Surface-RTM技术具有显著效益的复合材料表面升级技术,通过对surface-RTM的技术介绍,技术优势、涂层材料与设备的支持状况进行分析,探析技术的开发现状,提出进一步开发的建议。