高温后钢纤维加强混凝土有效导热系数计算方法

钢纤维加强混凝土(SFRC)的导热系数是结构抗火性能模拟的重要参数,快速准确获得其高温前后导热系数具有重要意义。因此提出一种SFRC导热系数细观多尺度计算方法,其特点是考虑高温下混凝土材料细观热开裂行为(裂缝热阻效应),而非利用细观组分导热系数随温度变化关系进行计算。通过试验获得砂浆、高强混凝土与钢纤维体积分数分别为1%和2%的SFRC在高温(20 ℃、60 ℃、150 ℃、300 ℃、450 ℃和600 ℃)前后的孔隙率和导热系数,以验证所提方法。结果表明:当界面热阻系数随温度线性增加时,模型与试验结果吻合较好;当温度达到600 ℃时,由界面热阻效应引起的砂浆、高强混凝土,以及纤维体积分数为1%和2%的SFRC的导热系数的降低分别约占50%、36%、7%和12%;当高强混凝土的界面热阻系数取0.4,SFRC的界面热阻系数取1.0时,高导热系数颗粒的添加对复合材料的有效导热系数没有增益作用。     

纤维含量对C／C复合材料力学性能的影响

研究了炭纤维含量对C/C复合材料力学性能的影响,用扫描电镜（SEM）对材料的断口进行分析,结果表明：当炭纤维的体积分数小于8.3%时,随着炭纤维体积分数的增加,复合材料的抗折强度逐渐升高;之后,随着炭纤维的体积分数的增加,复合材料的抗折强度逐渐下降,短纤维增强C/C复合材料的断口特征为大量纤维拔出,其断裂过程为界面破坏所控制。     

短纤维/白炭黑增强溶聚丁苯橡胶复合材料的结构与性能

采用短纤维(棉、尼龙66、聚酯及芳纶1414)与白炭黑制备短纤维增强溶聚丁苯橡胶复合材料(SFRC),研究其硫化特性、物理机械性能、纤维取向特性及破坏机理,实验结果表明：(1)短纤维使焦烧时间t10延长,加工扭矩ML、MH降低,加工流动性提高,硬度和撕裂强度提高,但拉伸强度降低;(2)聚酯纤维制备SFRC的拉升强度最大,各项异性最大,取向度最高,芳纶1414纤维制备SFRC的撕裂强度最大;(3)芳纶1414纤维制备的SFRC在拉伸速率＞400mm/min时,发生屈服,出现屈服软化,并产生塑性形变,其屈服破坏机理是由于纤维界面分子间作用力弱而发生的大尺度滑移;(4)SFRC断裂破坏的主要机理是纤维与其它组分之间相互作用力的破坏,破坏形态以纤维的抽出破坏为主。     

三维取向短纤维增强复合材料弹性模量的计算

基于单取向纤维增强复合材料的力学性能计算模型,借助于纤维取向分布函数及坐标转换,建立了三维取向短纤维增强复合材料弹性模量的数值计算模型。按该模型对短纤维增强树脂基复合材料的弹性模量进行计算,将其结果与同类材料的实验结果比较验证。结果表明,该模型的预测具有较好的准确性。     

废旧轮胎短纤维的预处理及其在EPDM中的应用

研究了废纤维、改性废纤维、DN66 3种短纤维用量及其取向方向对短纤维/EPDM复合材料(SFRC)性能的影响。结果表明,随着短纤维用量的增加(用量在0～20.0份内),SFRC的硬度、100%定伸应力和撕裂强度逐渐增大,SFRC的拉伸强度和拉断伸长率呈下降趋势,从取向效果来看,L方向上的力学性能优于T方向;与添加未处理废纤维相比,添加预处理废纤维的SFRC的100%定伸应力、拉伸强度、拉断伸长率、撕裂强度均有不同程度的提高,与添加DN66的接近,部分性能甚至更好;SEM研究发现,未处理的废纤维在EP-DM基质中分散不均匀,与基体的界面粘合性能差,而经预处理后能有效地改善废纤维的分散性能和界面粘合性能。     

基于3D打印的三维短纤维增强复合材料强度预测分析

针对目前短纤维增强树脂基复合材料强度仍以实验和二维平面预测为主,提出一种能真实反映纤维空间结构的三维短纤维增强复合材料强度预测模型.基于概率方法修正"混合律模型"对临界区域内纤维的作用进行详细的理论公式推导,建立基于纤维取向、长度和体积分数等因素的三维短纤维增强复合材料强度预测模型.以短碳纤维增强尼龙复合材料为例进行强...     

溶聚丁苯橡胶/炭黑/短纤维复合材料的取向结构与力学性能

研究了溶聚丁苯橡胶(SSBR)／炭黑／短纤维复合材料(SFRC)的力学性能和短纤维在橡胶中的取向度及其黏合效果,分析了短纤维的黏合作用对复合材料应力．应变形为的影响。结果表明,短纤维的加入显著提高了SFRC的撕裂强度、10％定伸应力及邵尔A型硬度;短纤维用量小于30份时。2种预处理短纤维的取向度呈增长趋势,且尼龙短纤维的取向度明显高于聚酯短纤维;SFRC在平行方向上有不同程度的屈服现象,且添加聚酯短纤维的SFRC屈服应变及应力值小于添加尼龙短纤维的SFRC。SFRC在垂直方向没有应力屈服现象;预处理短纤维与橡胶的黏合效果优于未处理短纤维。     

钢纤维增强混凝土细观压缩断裂模拟与性能分析

韧性城市构筑需要更多高强、高韧的混凝土基础设施，现有钢纤维增强混凝土(SFRC)细观力学模型与断裂性能模拟研究仍存在挑战。本文借助Python软件对Abaqus前处理二次开发，建立了SFRC三维细观模型，全局插入内聚力单元模拟骨料与混凝土基体之间的界面，研究钢纤维体积率V_SF、混凝土基体强度、骨料粒径对SFRC单轴压缩断裂性能的影响。结果表明：V_SF在0%～2.0%时，V_SF越大，SFRC抗裂性能越好，且残余应力更大；V_SF为2.0%时，SFRC应力较未加入钢纤维混凝土提高了60.64%;当基体强度增加时，SFRC的韧性也随之提高，C60、C80混凝土所对应的最大应力值与C40混凝土相比分别提高了66.48%、91.39%,SFRC的应力-步长曲线在弹性阶段变得更陡峭；骨料粒径在5～7 mm时，随着骨料粒径的增加，SFRC的抗裂性能显著增强。显然将分散、不定向的韧性钢纤维加入脆性混凝土基体中可有效增强混凝土设施的抗震韧性和抗裂性能。     

单向短纤维增强复合材料纵向弹性模量预测

建立含单纤维和基体的双圆柱复合材料细观力学模型,采用基体剪应力的Lame形式推导得到纤维轴向应力计算方程和纤维长度影响因子λ的表达式。依据纤维长度影响因子和混合定律得到了单向短纤维增强复合材料纵向弹性模量的计算公式,探讨纤维长径比和体积分数等细观结构参数对材料纵向弹性模量的影响。将计算公式得到的材料纵向弹性模量与Halpin-Tsai和Darlnigton方程得到的结果与实验值进行了对比。结果表明,计算公式预测值更接近于实验值。     

黄麻纤维增强聚氨酯复合材料的拉伸性能研究

为了探索工艺参数及材料微观结构对黄麻纤维增强反应注射成型制品力学性能的影响,采用可变纤维注入技术制备了随机取向黄麻增强聚氨酯制品,利用正交试验分析了黄麻纤维含量、纤维长度和纤维改性处理对材料拉伸性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)对不同成型工艺条件下制备的拉伸试样的微观结构和断面形貌进行分析。结果表明:当黄麻纤维质量分数为15%、长度为25 mm、纤维进行碱液偶联剂复合改性处理时,制品的拉伸性能最好。另外,该结果与玻璃纤维、碳纤增强聚氨酯制品作相应的对比,为提高实际生产的制品质量提供了理论依据。