检索结果-南通市图书馆

作者：王庆林山东大学

学位级别：硕士

由于具有轻质、高强、耐疲劳、耐腐蚀等优点,碳纤维增强聚合物基复合材料已广泛应用于航空航天、汽车、风电、船舶、运动器材等领域。然而在碳纤维增强聚合物基复合材料固化成型过程中,其内部不可避免地会产生残余应力,可能导致复合材... 详细信息

由于具有轻质、高强、耐疲劳、耐腐蚀等优点,碳纤维增强聚合物基复合材料已广泛应用于航空航天、汽车、风电、船舶、运动器材等领域。然而在碳纤维增强聚合物基复合材料固化成型过程中,其内部不可避免地会产生残余应力,可能导致复合材料结构件力学性能、结构稳定性和耐久性等性能下降。因此,分析碳纤维增强聚合物基复合材料结构件在模具内固化成型及其内应力演变过程,调控复合材料结构件的脱模变形,实现高精度、低缺陷、低成本的制备目标,解决制约复合材料结构件在航空航天、风电、船舶等领域大规模应用的瓶颈问题,具有重要的科学意义和工程应用价值。纤维增强聚合物基复合材料固化成型过程涉及传热、固化生热、化学收缩、热膨胀、应力松弛等过程。为表征上述过程,本文首先建立了热化学和三维粘弹性本构模型,然后在ABAQUS软件中结合子程序USDFLD、HETVAL、UMAT和UEXPAN建立合适的有限元模型,并通过和文献结果对比对其进行了验证。在碳纤维增强聚合物基复合材料实际应用过程中,为了满足各种各样的载荷条件,会设计不同形状的结构件,其中L型和T型结构件是两种典型的组件,已经引起广泛的关注。本文使用验证过的模型模拟分析了 L型复合材料结构件在固化成型过程中变形的演变规律,并探究了模具约束方式对变形的影响。对于T增强的蒙皮装配体,加强筋在结构件整体性能中发挥重要作用。本文调查了加强筋对装配体固化过程中应力集中、应力重新分布、变形的影响。然后,为了分析残余应力和变形对加强筋尺寸的依赖性,本文中建立了一系列不同加强筋尺寸(不同的倒角半径、法兰长度和纵梁高度)的装配体。最后,总结了残余应力和变形对加强筋尺寸的敏感程度。为了原位监测层合板在固化成型过程中温度和应变的演变,光纤光栅温度传感器和应变传感器被埋入复合材料层合板中。通过将监测的应变与模拟的结果对比,评估监测到的应变的可靠性。结果表明,对于L型复合材料结构件,热固化成型结束后,结构件会产生spring-in现象。当有模具约束时,如果模具与结构件之间可以自由滑动,则脱模之后的变形量相对于没有模具约束的情况会减小;如果模具与结构件之间没有相对滑移,则脱模之后的变形量相对于没有模具约束的情况会增大很多,而且变形量随着模具热膨胀系数的增加有所增加。对于T增强的蒙皮装配体,整体的残余应力主要对倒角半径敏感,而蒙皮组件的残余应力对加强筋尺寸几乎不敏感;装配体的最大变形分布在蒙皮组件上,其主要对法兰长度敏感。对于光纤光栅传感器监测,光纤光栅温度传感器监测到的温度可以准确反映复合材料层合板中的实际温度;光纤光栅应变传感器监测到的应变不能准确表征复合材料层合板固化早期阶段的实际应变,但是当树脂和光纤光栅之间的界面强度增加到可以有效传递树脂应变时,监测到的应变变化和实际的应变变化可以很好的匹配。

关键词：碳纤维复合材料固化成型有限元分析光纤光栅监测尺寸敏感度

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纤维增强聚合物锚杆技术研究进展

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四川地质学报 2024年第S1期44卷 2-5页

作者：宋戈自贡市自流井区自然资源服务中心四川自贡643000

随着材料科学的不断发展,纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)锚杆在岩土工程领域中的运用越来越广泛。相较于传统的钢筋、钢绞线锚杆,纤维增强聚合物锚杆具有耐腐蚀、质量轻、强度高的特点。在大量收集研究进展基础上,认为G... 详细信息

随着材料科学的不断发展,纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)锚杆在岩土工程领域中的运用越来越广泛。相较于传统的钢筋、钢绞线锚杆,纤维增强聚合物锚杆具有耐腐蚀、质量轻、强度高的特点。在大量收集研究进展基础上,认为GFRP、CFRP、AFRP、BFRP等4种纤维增强聚合物具有共性特性,也因使用的纤维不同而具有个性特性;环氧树脂可以作为传统砂浆的替代用于FRP筋粘结介质;大量的拉拔试验为FRP筋锚杆的设计参数、制备工艺提供了依据;超声波法、压电材料、光电光栅技术被用于了FRP筋锚杆无损检测、全周期监测之中。结合FRP筋锚杆的粘结介质研究偏少,筋体材料延展率小、横向抗剪切强度低的问题,提出了开展FRP筋粘结介质研究、开展FRP筋锚杆配套锚具研究、建立FRP筋锚杆安全评价体系的工作建议。

关键词：纤维增强聚合物锚杆粘结介质拉拔试验无损检测光纤光栅监测

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预应力碳纤维板加固梁桥长期徐变性能的试验研究

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公路交通科技 2015年第5期32卷 68-74页

作者：尚守平张宝静吕新飞湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

采用自主研发的一套预应力碳纤维板张拉和锚固机械装置,在室内12 m长的H型钢梁上对碳纤维板进行了预应力张拉和锚固试验,并运用光纤光栅传感器(FBG)对预应力碳纤维板应变进行了长达一年的观测;在室内试验研究的基础上,将该套加固技术应... 详细信息

采用自主研发的一套预应力碳纤维板张拉和锚固机械装置,在室内12 m长的H型钢梁上对碳纤维板进行了预应力张拉和锚固试验,并运用光纤光栅传感器(FBG)对预应力碳纤维板应变进行了长达一年的观测;在室内试验研究的基础上,将该套加固技术应用到实体梁桥加固工程中(湘潭解放桥和洙津渡大桥),并对两座被加固梁桥预应力碳纤维板的长期应变进行了观测和分析。室内试验及实体加固工程应用结果表明:用该套预应力碳纤维板加固技术在长期预应力和外界荷载作用下,锚具具有良好的机械锚固性能,碳板几乎不产生滑移,其预应力损失也非常小,对桥梁长期加固效果没有影响。

关键词：桥梁工程碳纤维板光纤光栅监测徐变预应力

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东滩煤矿第四系上组向中组注水过程的地层沉降研究

东滩煤矿第四系上组向中组注水过程的地层沉降研究

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作者：陈若跃西安科技大学

学位级别：硕士

地面沉降是我国平原地区最常见也是最主要的地质灾害之一。地面沉降问题给经济社会的发展和人民群众的生活带来了极大的损失和危害，同时，也严重影响了我国生态环境的可持续发展。我国华东地区普遍分布有较厚的松散层，由于地下水位的... 详细信息

地面沉降是我国平原地区最常见也是最主要的地质灾害之一。地面沉降问题给经济社会的发展和人民群众的生活带来了极大的损失和危害，同时，也严重影响了我国生态环境的可持续发展。我国华东地区普遍分布有较厚的松散层，由于地下水位的下降造成大量井筒井壁的破裂，给煤矿带来巨大的经济损失和安全隐患。研究表明，地下水位下降引起土体有效应力增加，致使地层产生固结沉降，地层沉降引起了井壁的破裂、破坏。因此，对松散层的变形监测和补充含水层失水是解决问题的有力措施。本论文研究基于光纤光栅技术的地层沉降监测技术，并结合注水工程，分析了注水对地层变形的影响。论文分析了松散层失水沉降的机理，对松散层失水后不同岩性的地层沉降量进行了研究;分析了钻孔植入式光纤光栅地层沉降监测技术的应变传递问题，即该系统的应变传递包括光纤纤芯与封装材料的应变传递和光纤光栅传感器与封孔材料的应变传递，推导了应变传递的计算公式;进一步分析了地层失水沉降的水位降模型和应变量计算模型。将砂土层和粘土层失水后的压缩变形分开计算，使地层的压缩变形的计算更加完善。为了预防东滩煤矿西风井的地层沉降破坏井筒，对西风井附近松散层进行了长期的注水。注水采用一种新的注水方式，即第四系上组向第四系中组注水。根据光纤光栅地层沉降监测系统获得了西风井附近地层的应变变化规律，并根据应变量计算模型得到了地层的沉降变形量。根据水文监测系统获得了新注水方式下的注水量及水位变化情况，并将水位与地层应变进行了对比分析。分析发现，光纤光栅地层沉降监测系统能够有效监测到地层的变形情况，对水位变化反应灵敏，获得了不同岩性的地层应变与水位变化之间的数学关系。光纤光栅地层沉降监测系统和新的注水治理方式在东滩煤矿第四系地层的压缩变形治理中起到了积极有效的作用，该方法可以在华东地区推广应用。

关键词：松散层光纤光栅监测地层沉降注水应变传递水位应变

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纤维复合材料结构固化变形过程的有限元模拟及在线监测

纤维复合材料结构固化变形过程的有限元模拟及在线监测

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作者：陈忠丽山东大学

学位级别：硕士

纤维增强树脂基复合材料由于轻质、高强和可设计性好的优势而被广泛应用,尤其是整体化成型技术的发展,使得紧固件的数量大幅下降,在提高结构承载力和密封性的同时降低了成本。可以说高效复合材料的实现依赖于结构的整体化,常见的加筋壁... 详细信息

纤维增强树脂基复合材料由于轻质、高强和可设计性好的优势而被广泛应用,尤其是整体化成型技术的发展,使得紧固件的数量大幅下降,在提高结构承载力和密封性的同时降低了成本。可以说高效复合材料的实现依赖于结构的整体化,常见的加筋壁板、蜂窝夹层结构和发动机整流罩等均会采用整体化成型工艺。但复合材料结构件的大型化、整体化也使得固化变形问题更加突出,而探索复合材料结构件的固化变形机理可以为提高复合材料的成型质量和装配精度打下坚实的基础,有助于复合材料的低成本、高质量制造和大范围应用,具有重要的研究意义与价值。本文借助ABAQUS软件及其子程序对复合材料结构件的固化成型过程进行了仿真模拟,通过热传导-化学模型和三维黏弹性本构模型的顺序耦合分析了温度、固化度、应力、应变及变形的时间演变和空间分布规律,并通过与文献和实验结果的对比验证了模型的可靠性。首先,从简单的蜂窝夹芯板入手,为了对其固化成型过程进行光纤光栅监测,在原有成型工艺的基础上增加了预固化过程,结果表明增加预固化过程可使光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器能在一定程度上捕捉到升温阶段的应变。另外,为了研究不同铺层的应变演变与分布规律,在复合材料上面板的0°和90°铺层的不同位置处植入了 FBG传感器,传感器的监测结果表明复合材料面板同一铺层的不同位置处应变差别很小,0°和90°铺层之间的应变相差50 με左右,从整体来看,面板的应变场较为均匀。与上述实验相对应的有限元模拟结果与FBG传感器在线监测的应变结果吻合度为83～93%,有限元分析发现即使上下面板铺层不对称,蜂窝夹芯板也几乎不会发生变形,主要是由于蜂窝芯层对复合材料面板的变形存在约束作用。其次,利用得以验证的有限元模型探索了加强筋的铺层顺序和几何尺寸(倒角半径R、法兰长度Lf和纵梁高度H)对T型结构件残余应力和变形的综合作用,并分析了上述因素对最大应力和变形量的影响程度。在研究的范围内,残余应力S22的主要影响因素为倒角半径和加强筋的铺层顺序,且加强筋铺层顺序的改变不影响最大残余应力随几何尺寸变化的演变规律;对于最大变形量,法兰长度及其铺层顺序的影响最大,其次是倒角半径,而且一旦加强筋的铺层顺序发生改变,最大变形量随法兰长度的演变规律就会受到显著的影响。所以在进行复合材料的应力和变形分析时,需要同时考虑铺层顺序与几何尺寸的作用,不能将二者分割开。最后,在上述研究的基础上,将FBG传感器应用于大型风电叶片叶根瓦模具(瓦形玻璃钢结构件)的固化成型过程监测,并进行了相应的有限元模拟分析,模拟与监测的应变曲线较为吻合。研究发现圆周方向的应变分布不均匀,主要是钢结构的约束作用改变了应变的分布;由于瓦形玻璃钢结构件本身的尺寸大、曲面形状复杂且铺层不对称,所以会产生明显的轴向收缩变形和法兰翘曲变形,其中法兰的翘曲变形更严重,因此,控制瓦形玻璃钢结构件型面精度的关键在于提高法兰的平整度。进一步的研究发现,增加刚性约束可以使瓦形玻璃钢结构件的变形量显著降低,在进行刚性约束设计时,约束区域应尽量均匀分布,且在变形较大的区域需要适当增大刚性约束的作用范围。此外,区别于碳纤维复合材料,玻璃纤维复合材料在第二次恒温阶段的应变往往大于固化结束时的应变,合理利用这个特性来设计固化工艺对于降低玻璃纤维复合材料固化过程的残余应力和应变具有重要意义。

关键词：纤维增强复合材料结构件固化变形有限元模拟光纤光栅监测

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采动作用下断层活化突水多场信息监测预警研究

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山东煤炭科技 2016年第11期34卷 139-142页

作者：王冠聪山东能源集团有限公司山东济南250014

针对王楼煤矿3采区13301工作面开采过程中发生断层滞后突水,结合矿压理论及突水机理分析,开展了深部岩体(断层周边)采动过程中水压、水温、钻孔应力实时观测,获得了其时空演化规律,为指导现场安全生产和下一步防治水工作提供依据。

关键词：光纤光栅监测水压水温钻孔应力

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