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CFRP板加固钢板粘结界面的静力学性能研究

作　者: 郭攀
导　师: 黄培彦
学　校: 华南理工大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: 碳纤维增强复合材料(CFRP) 钢结构粘结界面有限元分析剪应力
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢结构,具有较多的优点和广阔的应用前景。这种加固结构不会导致严重的应力集中、不会产生残余应力、施工方便、维护费用低。然而,要使这种复合加固方法在工程上能得到广泛应用,必须保证CFRP与钢板具有良好的粘结性能。为此,本文对CFRP与钢板的粘结机理、以及粘结界面的静力学性能进行了研究。主要研究内容及结论如下:1.通过对CFRP与钢板的粘结界面强度实验,测定了CFRP与钢板的界面粘结剪切应力,分析了CFRP与钢板粘结面上的应力分布规律、粘结剪切破坏过程及破坏特征。2.通过理论推导,给出了CFRP与钢板的界面粘结剪应力公式,并与实验值进行了对比分析,验证了该公式的实用性。3.利用有限元分析软件ANSYS,模拟CFRP加固钢板的试验过程和受力状态,重点研究了试验过程中粘结界面的剪应力分布及其变化规律。粘结界面剪应力的有限元计算结果进一步表明,本文提出的CFRP与钢板的界面粘结剪应力计算公式是有效的。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
第一章绪论  10-18
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 CFRP 加固钢结构技术的发展及研究现状  11-17
    1.2.1 CFRP 加固钢结构的抗弯受性能  12-14
    1.2.2 CFRP 加固钢结构的抗拉(压)性能  14-15
    1.2.3 CFRP 加固钢结构的抗疲劳性能  15-16
    1.2.4 CFRP 加固钢结构粘结界面的力学性能  16-17
  1.3 本文研究的主要内容  17-18
第二章粘结界面应力分析  18-32
  2.1 CFRP 的材料性能及特点  18-20
  2.2 粘结剂的材料性能及特点  20-21
  2.3 CFRP 加固钢结构的粘结机理及破坏模式  21-24
    2.3.1 CFRP 加固钢结构的粘结机理  21-23
    2.3.2 CFRP 加固钢结构的破坏模式  23-24
  2.4 计算模型  24-26
  2.5 基本假设  26
  2.6 粘结界面剪应力计算  26-28
  2.7 计算结果及分析  28-30
  2.8 本章小结  30-32
第三章粘结界面剪切试验方法  32-45
  3.1 试验材料  32-33
    3.1.1 钢板  32
    3.1.2 CFRP  32
    3.1.3 粘结剂  32-33
  3.2 试件材料处理  33-36
    3.2.1 钢板的表面处理  33-36
    3.2.2 CFRP 材料的表面处理  36
  3.3 试件制作程序  36-39
  3.4 试件设计  39-40
  3.5 测点的布置  40-41
  3.6 试验装置  41-43
  3.7 本章小结  43-45
第四章粘结界面剪切试验研究  45-57
  4.1 试验目的  45
  4.2 测试内容  45
  4.3 加载要求  45-46
  4.4 试验荷载及等级划分  46
  4.5 试验加载控制  46
  4.6 实验结果及分析  46-55
    4.6.1 试件的破坏特征  46-49
    4.6.2 承载力分析  49-55
  4.7 粘结界面端部受力试验值与计算值的对比分析  55
  4.8 本章小结  55-57
第五章界面粘结性能的有限元分析  57-65
  5.1 基本假设  57
  5.2 材料参数  57-58
  5.3 单元类型  58-59
  5.4 单元采用的形函数及积分公式  59-60
  5.5 单元划分  60
  5.6 有限元网格密度  60-61
  5.7 有限元模型  61-62
  5.8 有限元计算结果及分析  62-63
  5.9 本章小结  63-65
结论与展望  65-67
参考文献  67-71
攻读硕士学位期间发表的论文  71-72
致谢  72

CFRP板加固钢板粘结界面的静力学性能研究

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