【摘 要】
：
碳纤维增强聚合物（CFRP）约束不锈钢管混凝土短柱（CFRP-CFSST）具有力学性能突出、耐腐蚀、全寿命周期维护成本低等优点,具有广阔的应用前景。为了研究CFRP-CFSST短柱的轴压性能,本文对12根CFRP-CFSST短柱进行轴压试验。通过试验发现CFRP-CFSST试件的典型破坏模式为CFRP材料突然发生断裂,其典型荷载-压缩曲线共分为四个阶段:弹性阶段,二次上升阶段,CFRP反复断裂阶段
论文部分内容阅读
碳纤维增强聚合物（CFRP）约束不锈钢管混凝土短柱（CFRP-CFSST）具有力学性能突出、耐腐蚀、全寿命周期维护成本低等优点,具有广阔的应用前景。为了研究CFRP-CFSST短柱的轴压性能,本文对12根CFRP-CFSST短柱进行轴压试验。通过试验发现CFRP-CFSST试件的典型破坏模式为CFRP材料突然发生断裂,其典型荷载-压缩曲线共分为四个阶段:弹性阶段,二次上升阶段,CFRP反复断裂阶段和断裂后阶段。相较于不锈钢管混凝土短柱,CFRP材料能够显著的提高CFSST短柱的轴压性能,大幅度的提升试件的极限承载力和吸收能量的能力。不锈钢管在CFRP的约束作用下产生了更加明显的应变硬化效应。同时实验结果表明:当不锈钢管的壁厚ts一定时,随着CFRP约束层数的增加即CFRP约束效应系数ξcf的增大CFRP-CFSST短柱的极限承载力提升幅度也线性增大。当CFRP约束层数相同,不锈钢对核心混凝土的约束系数ξs增大时,CFRP-CFSST短柱的极限承载力提升幅度呈现下跌趋势。根据CFRP与不锈钢材料之间的约束效应系数比ξcf/ξs和CFRP-CFSST短柱的极限承载力提升指数ηcap之间的正相关线性关系,提出了简易的CFRP-CFSST短柱极限承载力简化理论。在试验研究的基础上,建立了 CFRP-CFSST短柱的有限元模型,并通过模型的极限荷载、纵向-环向应变曲线和典型破坏模式与试验结果的对比,验证了模型的准确性。借助有限元模型,对CFRP-CFSST短柱的轴压性能进行进一步的探索与分析。分析了CFRP-CFSST短柱在轴压过程中,各种材料的应力响应与典型荷载-压缩曲线的关系;影响核心混凝土接触应力的因素,以及核心混凝土上轴向应力的分布规律;在此基础上对CFRP-CFSST短柱的轴压性能进行拓展参数研究,发现不锈钢材料的弹性模量、硬化指数对CFRP-CFSST短柱的轴压性能几乎没有影响,提升不锈钢材料的名义屈服强度能够提高试件的弹性刚度和承载力,但是对试件的延性影响不大;提高混凝土的抗压强度对试件的延性会产生负面影响;提高CFRP材料的抗拉强度能够全面改善试件的轴压性能;减小试件的径厚比,会削弱CFRP材料对CFSST短柱承载能力提升的贡献。考虑不锈钢材料在受载过程中的应变硬化效应,使用连续强度法（CSM）计算不锈钢应变硬化效应造成的不锈钢材料强度提升部分,并在极限平衡法的基础上,推导出一个全新的CFRP-CFSST短柱极限承载力的计算公式;并使用试验数据,有限元结果和相关文献数据验证了新提出来的CFRP-CFSST短柱极限承载力计算公式的准确性,其预测承载力和实际承载力比值Nu,pre/Nu的均值为0.9748,标准差为0.0683。
其他文献
Zintl相Mg3Sb2因储量丰富、成本低、对环境友好,且具有“电子晶体-声子玻璃”的独特性质,近年来备受研究者的关注,有望在热电功能材料领域实现应用。本论文通过高能球磨结合快速热压的方法,制备了Mg3Sb2基热电材料,研究了合金元素掺杂对Mg3Sb2基材料热电性能的影响,揭示了该类材料体系的载流子输运机制,分析了其中存在的声子散射机制。本文研究了Ge掺杂对p型Mg3Sb1.5Bi0.5基热电材料
闪光点火是指利用普通闪光灯（如手机/相机的闪光灯）低能量密度的光辐射实现被光照射靶材料的快速点火燃烧。相比较于传统的点火方式,闪光点火具有快速便捷、高效灵活、可以分布式多点点火,以及适合恶劣极端工况下稳定点火的优势,对于国家安全领域亟需发展的快点火/微点火器件的研制具有重要意义。核心科学问题是如何通过材料体系的设计和制备,大幅度提升材料对入射光能量的吸收,实现更低能量下的闪光点火。本论文自主设计搭
随着现代军事打击手段的发展,武器系统一旦被发现即意味着被摧毁。提高武器装备的隐身性能,尤其是雷达隐身性能,对提高武器装备的生存能力有着重要的意义。高性能雷达吸波材料成为当今武器装备研究的热门课题。橡胶吸波材料由基体橡胶添加吸收剂制成,既有良好的吸波效果,又具备橡胶材料的柔韧性和高弹性,而且还有易弯曲、易剪裁的特点,因此成为了目前吸波材料研制的热门方向。本文以硅橡胶吸波材料为研究对象,通过原料筛选、
高速钢是一种含有大量合金元素的高碳高合金莱氏体钢,又名锋钢,具有高的硬度、韧性、红硬性和耐磨性,主要应用于制造工具、模具和一些耐热、耐高温的零部件。粉末冶金高速钢避免了熔铸高速钢碳化物易偏析而引起力学性能降低和热处理变形的缺点,克服了喷射成形产品形状尺寸受限制的不足,其综合性能优越。但是,目前粉末治金高速钢的制备工艺复杂,设备要求高,生产成本高,限制了其在工业中的应用和发展。本文以Fe,WC,Mo
本文采用固相法制备SrAl2Si2O8（SAS）系微波介质陶瓷。分别采用Sr2+位离子取代(Mn2+、Zn2+、Ni2+)和Al3+位离子取代(Co3+、Fe3+、Cr3+),研究不同离子掺杂对SAS陶瓷的烧结性能、物相和微波介电性能的影响。旨在寻找一种能显著提高SAS陶瓷微波介电性能的离子,并明确其制备工艺条件和配方比例,为下一步降低烧结温度和调整谐振频率温度系数奠定基础,通过一系列改性研究,该
碲化铋是室温下性能最好的热电转换材料,在半导体制冷方面得到了广泛的应用,在精准控温、废热回收发电方面有很好的应用前景。工业中主要利用布里奇曼法和区域熔炼法制备碲化铋基材料,由于溶质分凝的影响,所得碲化铋晶锭的成分和性能并不均匀,尤其是n型碲化铋晶锭,其性能均匀性更差,这妨碍了产品质量的进一步提高和生产成本的进一步降低。本文对制备成分均匀的碲化铋晶锭之工艺进行了理论分析和实验探索:首先,在Cu2Te
随着我国铁路运输的快速发展,高速列车对铁路运输安全提出了更高的要求。列车车轴作为列车极为重要的核心构件,由于在运行过程中需长期承受复杂载荷,使得车轴可能出现疲劳、热切、冷切,等损伤。如选择直接报废,不仅增加列车运输成本,也违背了可持续发展的经济政策。对车轴进行再制造,使其性能达到乃至超越修复前的性能,是车轴修复工作的关键所在。本文通过激光熔覆技术对EA4T车轴进行熔覆再制造,以再制造EA4T车轴为
受能源危机和环境问题的影响,新能源材料的研发逐渐受到人们的关注。热电材料是一种直接将热能转化为电能的新能源材料,凭借其高稳定性和低维护性等特点成为研究重点。ZnO由于其易于掺杂调控、来源广泛、制备方便、对人体无毒无害和价格低廉等优点成为高温区热电材料的选择之一。本文通过构建ZnO模型进行了第一性原理的计算,结果表明载流子浓度在1021 cm-3时可以获得最佳电性能,为后续实验研究明确了掺杂目标。在
汽车板簧是汽车悬架系统的重要组成部分之一,在汽车行驶过程中起到降低振动和吸收振动的作用,极大地影响了汽车高速平稳行驶时的制动平稳性与安全性。随着国民经济的持续发展,交通日益繁忙,汽车市场蓬勃发展,汽车板簧的需求日益增加。目前弹簧钢中的碳含量水平约为0.45～0.65%,属于中高碳钢,在热处理过程中存在较为明显的脱碳问题,极大地影响汽车板簧的质量和使用的可靠性。近些年来环保意识逐渐觉醒,节能减排政策
多孔铜基底负载Cu O或Cu（OH）2纳米复合结构在催化、传感、电池等领域具有重要潜在应用。定向多孔铜（DPC）基底因具有通道效应,可促进溶质的交换,从而可提高负载的Cu O或Cu（OH）2的性能。因此开展基于DPC基底的Cu O及Cu（OH）2微纳米复合结构的制备与表征具有重要意义。本文以激光熔化沉积（LMD）技术结合化学腐蚀的方法成功制备了DPC,并分别采用热氧化法和碱性氧化法在其上成功制备负