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轴向拉压型金属阻尼器抗震性能测试及其应用研究

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振动与冲击 2017年第16期36卷 141-147页

作者：鲁亮刘霞代桂霞同济大学结构工程与防灾研究所上海200092 东南大学城市工程科学技术研究院南京210096

以一种轴向拉压型金属阻尼器为研究对象,介绍了轴向拉压型金属阻尼器的结构构造及其理论计算方法;进行了抗震性能测试,得到了轴向拉压型金属阻尼器的屈服位移、屈服荷载及屈服刚度,并分析了其耗能能力;研究了轴向拉压型金属阻尼器在体... 详细信息

以一种轴向拉压型金属阻尼器为研究对象,介绍了轴向拉压型金属阻尼器的结构构造及其理论计算方法;进行了抗震性能测试,得到了轴向拉压型金属阻尼器的屈服位移、屈服荷载及屈服刚度,并分析了其耗能能力;研究了轴向拉压型金属阻尼器在体外预应力自复位结构中的应用。研究结果表明:轴向拉压型金属阻尼器利用腹板轴向拉压耗能,避免了连接构件的局部损坏;安装方式与黏滞阻尼器相同,安装方便、易于更换;轴向拉压型金属阻尼器具有提供结构附加刚度,控制结构位移,耗能显著的优点。

关键词：轴向拉压型金属阻尼器抗震性能拟静力试验耗能能力

CFRP/BFRP混杂效应试验研究和理论分析

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工业建筑 2011年第3期41卷 103-107,112页

作者：张普朱虹孟少平吴刚刘晓艳东南大学城市工程科学技术研究院南京210096

为了研究混杂纤维的混杂效应和本构关系,进行了1CnB混杂纤维布(1层CFRP布和n层BFRP布的混杂布)单轴拉伸试验研究,采用不同的混杂比和两种铺层方式。结果表明,BFRP层数较少时,破坏形式仍然表现为完全的线弹性;随着BFRP比例的提高,混杂纤... 详细信息

为了研究混杂纤维的混杂效应和本构关系,进行了1CnB混杂纤维布(1层CFRP布和n层BFRP布的混杂布)单轴拉伸试验研究,采用不同的混杂比和两种铺层方式。结果表明,BFRP层数较少时,破坏形式仍然表现为完全的线弹性;随着BFRP比例的提高,混杂纤维断裂应变不断提高,本构关系曲线上开始出现"屈服平台"和多级断裂的现象,破坏过程较为平缓,并有明显的预兆,表现出一定的延性,改变了单种纤维脆性破坏的缺点。纤维铺层方式也对混杂效应有影响,夹芯铺层的极限应变高于外层铺层。最后,通过对试验数据的回归分析给出混杂纤维的混杂效应系数计算公式,推导临界体积比,并进一步提出混杂纤维的本构关系。

关键词： CFRP BFRP 混杂效应本构关系混杂效应系数临界体积比

大吨位FRP复合材料拉索整体式锚固理论分析

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复合材料学报 2019年第5期36卷 1169-1178页

作者：汪昕周竞洋宋进辉吴智深东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096 东南大学城市工程科学技术研究院南京210096

针对大吨位纤维增强聚合物(FRP)复合材料拉索锚固问题,基于前期提出的一种适用于多根、大直径的FRP复合材料拉索整体式变刚度锚固方法(简称大吨位锚固),利用应力-应变关系分析了FRP复合材料拉索加载端应力集中产生的本质原因,推导了FRP... 详细信息

针对大吨位纤维增强聚合物(FRP)复合材料拉索锚固问题,基于前期提出的一种适用于多根、大直径的FRP复合材料拉索整体式变刚度锚固方法(简称大吨位锚固),利用应力-应变关系分析了FRP复合材料拉索加载端应力集中产生的本质原因,推导了FRP复合材料拉索与荷载传递介质协同工作的界面摩擦系数关系式。基于功能原理,推导了大吨位锚固体系的锚固力计算公式,并基于锚固力计算公式进行了参数分析。理论推导结果表明:等刚度荷载传递介质会引起FRP复合材料拉索加载端应力集中,变刚度荷载传递介质的大吨位锚固方法可以有效避免FRP复合材料拉索"切口效应"。推导的界面摩擦系数关系式能够作为FRP复合材料拉索与荷载传递介质是否同步跟进的判断依据。参数分析表明:增加锚固长度和锥角(保持加载端厚度不变)有利于设计较小尺寸大吨位锚固体系,而增加锥角(保持自由端厚度不变)和同时改变加载端与自由端厚度不利于设计较小尺寸大吨位锚固体系。

关键词：大吨位纤维增强聚合物(FRP)复合材料拉索荷载传递介质摩擦系数锚固力

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FRP工程结构多尺度不确定性分析研究进展

中国公路学报 2023年第1期36卷 97-113页

作者：周小燚钱盛域王能威熊文汪昕蔡春声东南大学交通学院江苏南京200089 东南大学桥梁研究中心江苏南京200089 东南大学土木工程学院江苏南京200089 东南大学城市工程科学技术研究院江苏南京200089 玄武岩纤维生产及应用技术国家地方联合工程研究中心江苏南京200089

纤维复合材料(FRP)结构在桥梁工程中的应用日益增多,但其采用复杂的制造工艺导致FRP材料属性及其构成结构性能存在较大的离散性,同时不确定性参数的多层级、非均质和种类多等特点使得其结构可靠性较难准确量化。为推动FRP结构不确定性... 详细信息

纤维复合材料(FRP)结构在桥梁工程中的应用日益增多,但其采用复杂的制造工艺导致FRP材料属性及其构成结构性能存在较大的离散性,同时不确定性参数的多层级、非均质和种类多等特点使得其结构可靠性较难准确量化。为推动FRP结构不确定性分析方法和应用研究的进一步发展,从FRP结构不确定性来源、材料力学性能概率预测方法、结构可靠性分析方法3个方面梳理国内外FRP结构不确定性分析方法的研究进展,并探讨其不足和发展趋势。不确定性来源方面,从复合材料制造缺陷分类出发,详细阐述典型制造缺陷的成因、对FRP力学性能的影响及其引起的不确定性。材料力学性能概率预测方法方面,综述了基于均匀化理论的摄动随机有限元法和谱随机有限元法等概率均匀化方法的适用范围,并介绍了上述方法在细观尺度不确定性对宏观力学属性的影响程度和敏感性分析中的应用。结构可靠性分析方面,分别综述了用于FRP结构静力分析、动力分析和屈曲稳定分析的多尺度不确定性分析方法以及可靠性分析方法的研究。研究结果表明:FRP结构显著的几何多层级和复杂的制造工艺不可避免地产生各种缺陷而造成力学性能下降和离散性,采用试验、细观力学模型和均匀化方法并结合随机有限元等方法以实现细观尺度不确定性向宏观尺度材料性能和结构响应不确定性的跨尺度演化是多尺度不确定性分析的主要手段。试验往往只能对特定组分材料、细观结构的复合材料进行测定,而理论模型基于理想几何结构和边界条件等假设,对于实际中复杂制造缺陷引起的材料力学性能和结构响应不确定性难以全面系统地覆盖。因此,基于适用于复杂细观结构的计算均匀化方法的不确定性分析方法将成为FRP结构多尺度不确定性分析的发展方向。

关键词：桥梁工程不确定性分析综述研究进展 FRP结构多尺度分析

大吨位CFRP拉索的锚固性能及安装参数研究

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工程科学与技术 2019年第1期51卷 68-74页

作者：冯博汪昕吴智深东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京210096 东南大学城市工程科学技术研究院江苏南京210096

研究了大跨斜拉桥用大吨位CFRP拉索的锚固问题和超长拉索带来的特殊安装问题。通过有限元分析方法建立了变刚度荷载传递材料(LTC)锚固系统和斜拉索安装系统的非线性模型。锚固性能方面,优化了荷载传递介质的弹性模量、长度、内锥角、受... 详细信息

研究了大跨斜拉桥用大吨位CFRP拉索的锚固问题和超长拉索带来的特殊安装问题。通过有限元分析方法建立了变刚度荷载传递材料(LTC)锚固系统和斜拉索安装系统的非线性模型。锚固性能方面,优化了荷载传递介质的弹性模量、长度、内锥角、受荷端厚度、界面摩擦系数,并进行了强度校核。拉索安装方面,研究了锚具修正角、拉索两端索力差值和拉索变形等关键参数,并对长度为1 085 m的钢拉索和CFRP拉索的安装参数进行了对比。结果表明:变刚度荷载传递材料减小了锚固区的应力集中。依据各部分材料性能要求,得到了拉力为15 000kN CFRP拉索锚固系统的设计参数,包括钢套筒长度1 000 mm,直径424 mm,壁厚40 mm,内锥度为5°和采用45#高强度结构钢;荷载传递材料加载端半径40 mm,各区段弹性模量取值范围为1～2 GPa(LTC-1)、4～7GPa(LTC-2)、15～25 GPa(LTC-3)、30～40 GPa(LTC-4);各区段荷载传递材料选择为树脂与石英砂混合物(LTC-1和LTC-2)、聚合物砂浆或者高性能混凝土(LTC-3和LTC-4)。拉索安装方面,得到CFRP拉索的锚具修正角、拉索两端的索力差值、拉索变形。对于最长的拉索,主塔锚固点与主梁锚固点的锚固力差值,CFRP拉索是钢拉索的1/6;锚具修正角与拉索长度为正相关,并且CFRP拉索锚具修正角仅为钢拉索的1/4;与钢拉索相比,CFRP拉索的垂度小,锚具修正角减小1°,更利于拉索安装。

关键词：大吨位 CFRP拉索数值分析锚固系统安装参数

随机-区间混合不确定性下FRP桁架桥多尺度可靠性分析

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中国公路学报 2022年第2期35卷 63-75页

作者：周小燚王能威汪昕吴文清万水东南大学交通学院江苏南京200089 东南大学桥梁研究中心江苏南京200089 东南大学土木工程学院江苏南京200089 东南大学城市工程科学技术研究院江苏南京200089 玄武岩纤维生产及应用技术国家地方联合工程研究中心江苏南京200089

桁架结构是FRP材料在新建桥梁结构中应用的主要形式之一,然而由于缺乏设计规范、分析方法和数据信息等,FRP桥梁结构存在真实安全度模糊的问题。针对FRP桁架桥在细-宏观尺度参数均存在不确定性,且同时存在随机不确定性和由于概率信息缺... 详细信息

桁架结构是FRP材料在新建桥梁结构中应用的主要形式之一,然而由于缺乏设计规范、分析方法和数据信息等,FRP桥梁结构存在真实安全度模糊的问题。针对FRP桁架桥在细-宏观尺度参数均存在不确定性,且同时存在随机不确定性和由于概率信息缺乏而表达为非概率不确定性的问题,提出一种多尺度混合可靠性分析方法,该方法能够处理在概率和非概率不确定性并存的FRP结构中的可靠性分析问题。首先,综合运用多尺度方法及随机-区间混合可靠性分析方法等建立多尺度混合可靠度分析模型,并给出可靠度计算公式。其次,通过理论算例验证所提出算法的有效性和精确性。然后,方法应用于一座GFRP桁架桥,通过有限元分析和参数敏感性分析识别对宏观响应影响最显著的不确定性参数,根据显著参数概率信息的完整性,将其划分为区间变量和随机变量。进一步对桁架桥进行位移控制的可靠性分析和以应力控制的可靠性分析,结果表明细观尺度的材料力学性能对桥梁位移控制的可靠性影响较大,而对应力控制的可靠性影响不明显;对桥梁位移控制和应力控制的可靠性影响最大的参数分别为外荷载和抗拉/压强度。最后,比较了方法与其他3种区间变量的处理方法(不考虑区间变量、作为截断正态分布、作为均匀分布)的可靠性,表明不确定性处理的不合理将导致结构可靠性预测的不准确。

关键词：桥梁工程结构可靠度多尺度混合可靠性分析 FRP桁架桥细-宏观参数随机-区间不确定性位移/应力极限状态

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玄武岩纤维复合材料性能提升及其新型结构

工程力学 2020年第5期37卷 1-14页

作者：吴智深汪昕史健喆东南大学玄武岩纤维生产及应用技术国家地方联合工程研究中心江苏南京210019 东南大学土木工程学院江苏南京211189 东南大学城市工程科学技术研究院江苏南京211189

纤维增强复合材料(FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳的优点,是结构加固增强的理想材料。其中,具有环境友好特性的玄武岩纤维复合材料(BFRP)有望推动工程结构的绿色可持续化发展,得到国家和地方政府的大力支持。为进一步提升BFRP增强... 详细信息

纤维增强复合材料(FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳的优点,是结构加固增强的理想材料。其中,具有环境友好特性的玄武岩纤维复合材料(BFRP)有望推动工程结构的绿色可持续化发展,得到国家和地方政府的大力支持。为进一步提升BFRP增强工程结构的性能与寿命,还需从BFRP材料性能和结构增强形式等方面进行改善。该文阐述了BFRP高性能化技术,并从设计理念、关键技术和力学性能三个方面,对三种新型BFRP增强结构形式进行了综述,包括高耐久损伤可控BFRP筋/网格-钢筋混合配置混凝土结构、BFRP型材-混凝土组合结构以及BFRP拉索大跨结构,并对BFRP新建结构的发展提出了建议和展望。

关键词：玄武岩纤维复合材料(BFRP) 高性能化高耐久损伤可控组合桥面板大跨斜拉桥

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体外预应力自复位框架拟静力试验研究

结构工程师 2018年第3期34卷 128-135页

作者：鲁亮胡宇飞刘霞同济大学结构工程与防灾研究所上海200092 东南大学城市工程科学技术研究院南京210096

为了研究一种新型抗震结构体系—体外预应力自复位框架（External Prestressing Self-centering Frame,EPSCF）结构的变形和耗能特性,设计了1/2比例单层单跨EPSCF结构框架模型,通过拟静力试验得到了相应无控结构和有控结构的荷载位移滞... 详细信息

为了研究一种新型抗震结构体系—体外预应力自复位框架（External Prestressing Self-centering Frame,EPSCF）结构的变形和耗能特性,设计了1/2比例单层单跨EPSCF结构框架模型,通过拟静力试验得到了相应无控结构和有控结构的荷载位移滞回曲线。模型设计内容包括预应力钢绞线、梁柱铰接节点、柱脚铰接节点以及阻尼器等。试验结果表明,EPSCF无控结构中施加的钢绞线预拉力将在节点处产生摩擦力,使得结构具有一定的耗能能力;EPSCF有控结构的荷载位移滞回曲线呈现饱满的S形,表明阻尼器的设置使得结构耗能能力和位移控制能力大大提高;由EPSCF无控结构的骨架曲线得出的侧向刚度试验值与理论计算结果相差很小,验证了理论公式的正确性。最后,通过对比有限元模拟结果与试验结果,验证了有限元建模的正确性。

关键词：体外预应力自复位金属阻尼器拟静力试验

基于软纳米光刻方法的纳米加工及其在传感系统的应用

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基于软纳米光刻方法的纳米加工及其在传感系统的应用