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纤维增强复合材料加固技术及空气预热器柔性密封结构的实验研究

作　者: 骆青业
导　师: 何立东
学　校: 北京化工大学
专　业: 化工过程机械
关键词: 纤维增强复合材料扭力轴耐磨涂料空气预热器柔性密封
分类号: TK225
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymers,简称FRP)由于具有高强度、高弹性模量、重量轻以及耐腐蚀等优越的综合性能,已经成功运用到建筑、桥梁和混凝土等土木工程上。随着复合材料性能的提高,开始了FRP加固钢结构的研究与工程应用,主要集中在受拉钢结构性能以及剩余疲劳寿命的研究,但是缺乏加固扭力轴方面的研究。本文进行了FRP加固扭转轴的实验研究,主要内容如下：(1)FRP加固扭转轴的静力扭转实验研究,分别采用塑性材料45号钢以及脆性材料铸铁加工了扭转轴试件,设计了合理的FRP粘贴方案。研究了粘贴方案、粘贴层数、锚固措施、胶结剂类型以及FRP类型等因素对加固效果的影响。分析了FRP对扭转轴试件的力学性能改善,扭矩的提高以及扭转变形的限制作用。实验结果表明,FRP对扭转轴力学参数的提高具有一定的作用,对扭转变形的限制作用显著。(2)FRP加固扭转轴扭转疲劳的实验探索,提出一些扭转疲劳实验的建议和改进措施。并对FRP加固扭力轴的可行性进行了理论分析,为以后进一步研究打下了基础。锅炉高温耐磨涂料可以对循环硫化床锅炉受损的耐火区域进行快速的修复,采用碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymers,简称CFRP)可以增强锅炉耐磨涂料。本文进行了CFRP增强锅炉耐磨涂料的实验研究,研究了CFRP经过高温后的加固效果。实验了CFRP对耐火砖的弯曲性能的改善作用以及对耐磨涂料的拉伸强度的增强作用。研究结果表明,CFRP对锅炉耐磨涂料强度的提高作用明显。目前,回转式空气预热器是现代电厂锅炉机组中的重要设备,回转式空气预热器漏风率高严重影响了锅炉机组的安全性和经济性。柔性密封结构是空气预热器的一种新型密封形式。柔性密封可以实现空气预热器的“零”间隙密封,能够明显降低空气预热器的漏风率,提高锅炉机组的效率。本文采用实验的方法对柔性密封结构进行了研究,分析了4种不同结构形式的柔性密封的载荷-位移关系。实验结果表明,U型柔性密封形式更适于空气预热器。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
符号说明  15-16
第一章绪论  16-26
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  16-18
    1.1.1 课题来源  16
    1.1.2 研究目的和意义  16-18
  1.2 FRP加固技术的研究与应用现状  18-24
    1.2.1 FRP加固技术的概述  18-21
    1.2.2 FRP加固技术在轴上的应用  21-23
    1.2.3 FRP加固技术在耐火材料上的应用  23-24
  1.3 空气预热器柔性密封结构介绍  24
  1.4 本文主要研究工作  24-26
第二章 FRP加固塑性材料扭转轴的实验研究  26-48
  2.1 前言  26
  2.2 实验准备  26-31
    2.2.1 钢轴试件的制备  26-27
    2.2.2 FRP及胶结剂的介绍  27-29
    2.2.3 FRP粘贴方案  29-30
    2.2.4 锚固夹具  30-31
  2.3 实验设计  31-35
    2.3.1 扭转轴试件分组方案  31-34
    2.3.2 扭转实验过程  34-35
  2.4 实验结果与讨论  35-45
    2.4.1 扭转轴力学参数的分析  35-38
    2.4.2 粘贴方案对FRP加固作用的影响  38
    2.4.3 胶结剂类型对FRP加固作用的影响  38-40
    2.4.4 锚固对FRP加固作用的影响  40-41
    2.4.5 粘贴层数对FRP加固作用的影响  41-42
    2.4.6 复合材料类型对FRP加固作用的影响  42-43
    2.4.7 FRP对扭矩提高作用的分析  43-44
    2.4.8 FRP对扭转变形限制作用的分析  44-45
  2.5 本章小结  45-48
第三章 FRP加固脆性材料扭转轴的实验研究  48-58
  3.1 前言  48
  3.2 实验设计  48-51
    3.2.1 铸铁扭转轴的制备  48
    3.2.2 扭转轴试件分组方案  48-49
    3.2.3 扭转实验过程  49-51
  3.3 实验结果与讨论  51-55
    3.3.1 扭转断裂曲线  51-52
    3.3.2 FRP对扭矩提高作用的分析  52-54
    3.3.3 FRP对扭转变形限制作用的分析  54-55
  3.4 本章小结  55-58
第四章 FRP加固钢轴扭转疲劳实验的探索  58-66
  4.1 引言  58
  4.2 扭转疲劳实验设计  58-60
    4.2.1 疲劳试件制备  58-59
    4.2.2 实验设备  59
    4.2.3 理论计算  59-60
  4.3 实验结果与讨论  60-61
  4.4 FRP加固扭力轴的可行性分析  61-64
  4.5 本章小结  64-66
第五章 FRP加固锅炉耐磨涂料的实验研究  66-78
  5.1 引言  66
  5.2 弯曲实验  66-73
    5.2.1 实验材料  66-67
    5.2.2 弯曲试件的制备  67-70
    5.2.3 弯曲实验过程  70-71
    5.2.4 实验结果与讨论  71-73
  5.3 拉伸实验  73-76
    5.3.1 实验材料  73-74
    5.3.2 拉伸试件的制备  74-75
    5.3.3 试件夹具的设计  75
    5.3.4 拉伸实验过程  75-76
    5.3.5 实验结果与讨论  76
  5.4 本章小结  76-78
第六章空气预热器柔性密封结构的实验研究  78-86
  6.1 前言  78
  6.2 实验设计  78-81
    6.2.1 密封试件材料  78
    6.2.2 密封试件制备  78-80
    6.2.3 实验原理  80-81
  6.3 实验结果与讨论  81-84
    6.3.1 斜V型和U型密封试件比较  81-82
    6.3.2 平V型和U型密封试件比较  82-83
    6.3.3 半V型和U型密封试件比较  83
    6.3.4 非对称U型和U型密封试件比较  83-84
  6.4 U型柔性密封的制造  84
  6.5 本章小结  84-86
第七章总结与展望  86-88
  7.1 总结  86
  7.2 展望  86-88
参考文献  88-92
致谢  92-94
研究成果及发表的学术论文  94-96
作者和导师简介  96-97
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  97-98

纤维增强复合材料加固技术及空气预热器柔性密封结构的实验研究

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