论文部分内容阅读
碳纤维由于具有轻质高强等诸多优点，随着碳纤维制造技术的突破与成本的降低，碳纤维复合材料在建筑业的应用已成为研究开发的热点之一。采用碳纤维制作结构构件，可以实现传统建筑材料无法达到的结构性能，在土木、机械工程的一些特殊领域具有较好的应用前景。 本文在分析国内外最新研究成果的基础上，提出以单向碳纤维布为增强材料、轻质材料为芯材、环氧树脂为基体的新型碳纤维复合结构材料设计概念。通过对碳纤维复合材料构件的轴心受压试验，研究这类结构构件的工艺制作和轴心受压性能，提出这类构件的轴心受压承载力计算方法，为其实际应用奠定理论基础。本文主要研究内容与成果如下： 1、碳纤维复合材料构件的性能与基材、芯材的力学性能以及成型工艺有关，其构件设计应在材料、结构和工艺三方面通盘考虑。论文探讨了布带缠绕工艺制作构件的基材选择、加工方法以及工艺过程的控制等。 2、对15根碳纤维复合材料构件和2根原木构件进行了轴心受压试验。试验结果表明：碳纤维复合材料构件有多种破坏形态，但都属于脆性破坏；纤维布缠绕方式、含纤率、芯材力学性能是影响碳纤维复合材料构件轴心受压性能的主要因数。 3、论文探讨了三类碳纤维复合结构材料构件的受力机理，推导了不同设计参数下碳纤维复合结构材料构件的轴心受压承载力计算公式；采用有限元法对碳纤维复合结构材料构件的轴心受压性能进行了分析。