喷射FRP拉伸力学性能试验与分析

作     者：武鹍 

作者单位：武汉科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨曌

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：喷射FRP 拉伸力学性能 破坏形态 有限元 计算模型 

摘      要：喷射FRP加固技术是借助短切喷射成型机,将复合材料混合物连续高速的喷涂到待加固构件表面的一种新型加固技术。目前国内外对喷射FRP的研究以构件受力研究为主,对材料本身力学性能研究不够重视,存在选材比较单一,研究不够系统等问题。材料力学性能是研究其加固作用能力的基础,直接影响到加固构件整体的受力分析。因此,开展对喷射FRP拉伸力学性能影响因素和拉伸力学性能指标的理论分析非常必要。本文从试验研究、有限元模拟、理论分析三个方面研究了喷射FRP拉伸力学性能:1.对13组试样进行单轴拉伸试验,分析每组试样的应力-应变曲线、抗拉强度、拉伸弹性模量、断裂伸长率等拉伸力学性能指标。探讨纤维种类、树脂种类、纤维体积率、短切纤维长度、试样厚度等因素变化对喷射FRP拉伸力学性能的影响。结果表明:纤维种类和树脂种类对喷射FRP拉伸力学性能的影响较为显著;纤维体积率为20%5%、纤维长度为40mm时,喷射FRP能够获得较好的拉伸力学性能;喷射FRP试样厚度增加并不能明显提高材料的拉伸力学性能,建议试样厚度采用4mm。2.运用ANSYS软件建立喷射FRP有限元模型,分析材料的拉伸力学性能,并对纤维种类、树脂种类、纤维体积率、短切纤维长度、试样厚度等影响因素进行了分析,得到了与试验相似的结论,验证了有限元模型的合理性并提供了部分补充数据。3.在喷射FRP单轴拉伸试验和有限元分析的基础上,提出了喷射FRP抗拉强度和拉伸弹性模量计算模型,并对试验获得的应力-应变散点图进行曲线拟合,得出最佳的喷射FRP应力-应变拟合方程。