玄武岩纤维增强结构用集成材的力学性能研究

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本文主要通过对玄武岩纤维(BFRP)增强结构用/竹木/集成材抗弯试验中的受力分布情况的研究,根据材料力学弯曲理论建立BFRP增强结构用集成材的理论力学模型。通过试验研究确定BFRP增强结构用集成材的优化胶合工艺技术条件;根据材料力学弯曲理论设计梁的截面尺寸,制备聚氨酯BFRP增强结构用/竹木/集成材梁共计38根,依据结构用集成材标准GB/T26899-2011进行破坏性抗弯试验,通过材料力学弯曲理论和有限元建模对试验结果进行统计分析,本论文结论如下:1.通过设计正交试验研究BFRP增强集成材/竹木集成材的优化胶合工艺条件,得到优化胶合工艺条件:60目砂光BFRP阪材、硅烷偶联剂KH550和表面处理剂HMR对竹板材表面进行150g/m2的处理、胶黏剂为RF-C05型聚氨酯、涂胶量200g/m’、陈化时间10min、加压时间3h,胶合性能均满足美国纤维增强集成材标准AC280和结构用集成材标准GB/T26899-2011标准要求。2.通过对载荷-挠度、载荷-应变、截面厚度-应变等集成材抗弯试验结果进行研究,结果表明:集成材抗弯试验结果符合平截面假定理论和中性层理论,BFRP的增强使得集成材的抗弯强度提高21.1%-25.7%;弹性模量提高10.5%-20.9%;刚度提高14.1%-33.7%;延性提高13.5%-34.6%,本文得出的最佳配筋率为1.38%3.通过对集成材抗弯试验结果和弯曲变形解析理论值统计对比分析,抗弯试验结果与理论计算值基本吻合,同时针对存在的误差对理论公式提出修正建议,从而建立FRP增强结构用集成材的理论力学模型。4.通过对集成材抗弯试验结果和集成材有限元模型计算值进行统计对比分析,得到模型和试验值基本吻合,同时针对存在的误差对模型提出改进建议,从而建立FRP增强结构用集成材的有限元模型。
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