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基于微流控技术的阻燃微胶囊的制备及其改性环氧树脂的性能与阻燃机制

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复合材料学报 2023年第4期40卷 2119-2130页

作者：陆亦洲耿海春沈金荣方园南京工业大学土木工程学院南京211816

为了进一步提高环氧树脂的阻燃性能,采用微流控技术制备了以乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)为壳,高效磷-氮阻燃剂(FR-PN)为芯材的FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊,并将其运用于环氧树脂(EP)中;对比了FR-PN/EP、FR-PN@ETPTA/EP的热稳定性... 详细信息

为了进一步提高环氧树脂的阻燃性能,采用微流控技术制备了以乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETPTA)为壳,高效磷-氮阻燃剂(FR-PN)为芯材的FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊,并将其运用于环氧树脂(EP)中;对比了FR-PN/EP、FR-PN@ETPTA/EP的热稳定性、阻燃性能和力学性能;探讨了FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊对EP的燃烧性能和热降解行为的影响,揭示了FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊的阻燃机制。试验结果表明:FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊能够改善EP的阻燃性能,当阻燃微胶囊添加量为10wt%时,树脂的极限氧指数(LOI)值增加至37.3%,UL-94等级达到V-0级。环氧树脂中添加FR-PN阻燃剂或FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊会降低树脂的拉伸性能和弯曲性能,但加入阻燃微胶囊试件的拉伸性能和弯曲性能优于加入阻燃剂的试件,且添加10wt%阻燃微胶囊后,树脂的冲击强度比纯EP增加了39%。研究表明,阻燃微胶囊改性环氧树脂的阻燃机制是气相阻燃与凝聚相阻燃相结合。

关键词：微流控技术阻燃微胶囊环氧树脂性能热降解阻燃机制

多腔矩形纤维增强复合材料约束混凝土组合短柱受压性能

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复合材料学报 2023年第12期40卷 6910-6921页

作者：杨来运方海谢红磊李奔奔南京工业大学土木工程学院南京211816

为改善矩形拉挤型材受力性能,提高混凝土约束效率,提出一种多腔矩形纤维增强复合材料约束混凝土组合短柱。对多腔矩形纤维增强复合材料管及其约束混凝土构件进行了轴压试验,研究了多腔结构及增设格构腹板对拉挤型材约束混凝土结构破坏... 详细信息

为改善矩形拉挤型材受力性能,提高混凝土约束效率,提出一种多腔矩形纤维增强复合材料约束混凝土组合短柱。对多腔矩形纤维增强复合材料管及其约束混凝土构件进行了轴压试验,研究了多腔结构及增设格构腹板对拉挤型材约束混凝土结构破坏模式、峰值承载力及其延性特征的影响。试验结果表明,多腔结构有效改善拉挤型材脆性破坏特征,构件破坏前有明显征兆;多腔结构有效改善拉挤型材受力性能及其混凝土约束效率,其中拉挤型材承载力平均提高53.08%,约束混凝土强度平均提高约27.45%。增设格构腹板有效改善材料界面粘结性能,延缓约束面层局部屈曲,提高结构整体变形能力,其中格构增强多腔混凝土组合构件延性系数平均为2.23,远高于无格构构件的1.88;增设格构腹板进一步提高多腔结构混凝土约束效率,结构具有更高的峰值承载力,其中多腔约束混凝土构件承载力最大提高21.17%,远高于无格构构件的7.44%。此外,提出一种简易计算模型,分别对多腔矩形纤维增强复合材料管及其约束混凝土构件的峰值承载力进行了理论计算,计算结果与试验较一致。

关键词：纤维增强复合材料约束混凝土柱多腔结构格构腹板轴压性能峰值荷载

内置复材约束的T形截面钢管混凝土组合柱轴压力学性能试验研究

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复合材料学报 2022年第7期39卷 3388-3403页

作者：沈高奎齐玉军陆建成沈振南京工业大学土木工程学院南京211816

内置复材约束的T形截面钢管混凝土组合柱(T-section concrete filled steel and GFRP tubular composite column,T-SCFC)包括外部钢管、夹层混凝土、玻璃纤维增强树脂复合材料(Glass fiber reinforced polymer,GFRP)管和核心混凝土。对14根不同截面形式的约束混凝土短柱和3组内置不同复材管壁厚的T形截面钢管混凝土组合柱进行轴压试验,对比分析了方钢管混凝土短柱(Square concrete filled steel tube,CFST)、复材管约束混凝土短柱(Concrete filled GFRP tube,CFFT)、内置复材约束方钢管混凝土短柱(Steelconcrete-GFRP-concrete tube,SCFC)和T-SCFC柱在轴压荷载作用下的力学性能。建立与试件同尺寸的有限元模型,并开展数值参数分析,研究不同钢管壁厚和核心混凝土强度对T-SCFC柱轴心受压性能的影响。结果表明:内置约束复材管可以明显提高方钢管混凝土短柱的受压性能,显著延缓SCFC短柱在轴压荷载作用下的钢材屈服和鼓曲;T-SCFC柱在达到峰值荷载前,荷载-轴向位移曲线呈双线性增长,复材断裂后试件保持较高的残余承载力呈延性破坏,可以将复材断裂作为该类组合柱的失效点,增加复材管壁厚可以明显提高试件承载力;有限元模型计算结果与试验吻合较好;增加钢管壁厚可明显提高试件的承载力,提高试件核心混凝土强度仅对试件的等效屈服荷载有一定提高作用,对试件峰值承载力的影响较小。

关键词：缠绕型GFRP管 T形截面组合柱轴心受压数值模拟参数分析混凝土

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不同场地类别减震性能曲线研究

振动与冲击 2022年第17期41卷 221-230页

作者：贲驰李威威杜东升王曙光南京工业大学土木工程学院南京211816

根据不同场地类别建立减震性能曲线克服了地震波减震性能曲线存在差异的问题,对减震结构的简化设计与分析具有重要意义。在单质点体系简谐激励下,以位移减震率η_(d)与加速度减震率η_(a)解析表达式为基础,以特征周期为依据对大量地震... 详细信息

根据不同场地类别建立减震性能曲线克服了地震波减震性能曲线存在差异的问题,对减震结构的简化设计与分析具有重要意义。在单质点体系简谐激励下,以位移减震率η_(d)与加速度减震率η_(a)解析表达式为基础,以特征周期为依据对大量地震波进行场地分类,并对所有不同场地类型地震波进行时程分析,作出可用于各类场地地震波的减震性能曲线,考虑了场地特征周期对减震性能曲线的影响,从而确定用于计算弹性时程下减震结构的位移与加速度减震率拟合公式;在此基础上又建立了考虑结构非线性状态减震性能曲线,曲线表明增加阻尼比虽然能降低结构的塑性率,但降低效果有限,且塑性率越大,增加阻尼比的减震效果越不明显。该研究扩展了减震性能曲线的应用范围,为减震结构的性能化设计提供了重要依据。

关键词：性能曲线减震率场地类别地震波时程分析

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高温中木材顺纹弦面抗剪强度

林业科学 2022年第1期58卷 111-118页

作者：岳孔陆栋胡文杰戴长路吴鹏陆伟东南京工业大学土木工程学院南京211800

【目的】研究高温中大截面承重木构件最外侧炭化层保护下内部受热区木材顺纹弦面抗剪强度及其劣化规律,为木结构抗火性能精细化设计和过火结构构件剩余承载力评估提供数据支撑。【方法】以木结构建筑常用进口兴安落叶松和花旗松以及强... 详细信息

【目的】研究高温中大截面承重木构件最外侧炭化层保护下内部受热区木材顺纹弦面抗剪强度及其劣化规律,为木结构抗火性能精细化设计和过火结构构件剩余承载力评估提供数据支撑。【方法】以木结构建筑常用进口兴安落叶松和花旗松以及强度等级较高、具有结构用材潜在应用价值的国产速生杨木3种木材为研究对象,采用环境试验箱内充满氮气的方法模拟绝氧环境,在20、50、70、110、150、200、220、250和280℃共9个温度水平下测试216个试件的顺纹抗剪强度,以及150、180和200℃下木材主要化学组分变化。【结果】木材顺纹抗剪强度随着温度升高而降低,常温时兴安落叶松、花旗松和杨木的顺纹抗剪强度分别为9.65、8.94和9.48 MPa,温度升至150℃时,分别降至初始值的60.7%、68.0%和65.6%,当温度高于150℃时,木材顺纹抗剪强度下降速度加快,280℃时兴安落叶松、花旗松和杨木的顺纹抗剪强度分别为1.05、0.91和0.61 MPa,仅为初始值的9.0%、10.2%和6.4%;木材主要化学组分中纤维素热稳定性最高,半纤维素热稳定性最低,常温时兴安落叶松、花旗松和杨木的半纤维素含量分别为25.3%、25.7%和16.3%,150℃时半纤维素开始热解,其含量减少1.3%~9.1%,温度升至200℃时热解加剧,其含量分别降低29.4%、18.6%和25.9%,高温中半纤维素严重热解是导致木材顺纹抗剪强度降低的主要因素;随着温度升高,密度对木材顺纹抗剪强度的影响逐渐降低,常温时木材抗剪强度-密度关系系数为14.2 MPa·(g·cm^(-3))^(-1),当温度高于200℃时,抗剪强度-密度关系系数降至1.1~3.1;高温中3种木材的相对顺纹抗剪强度劣化规律相似。【结论】高温对木材顺纹抗剪强度具有显著劣化作用,其主要原因是木材半纤维素含量大幅度降低;试验采用绝氧方式导致木材顺纹抗剪强度高温折减系数较欧标规定小;基于试验数据,提出绝氧条件下木材顺纹抗剪强度高温劣化模型。

关键词：结构用木材化学组分顺纹弦面抗剪强度高温绝氧环境

考虑两类装配式节点非线性行为的框架结构响应分析

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工程力学 2022年第7期39卷 158-169页

作者：许伟志王曙光贲驰宋宝玺李威威南京工业大学土木工程学院南京211816

装配式混凝土框架结构在中国应用广泛,目前主要按“等同现浇”原则进行设计和结构计算。然而,由节点非线性行为不同引起的结构响应差异不可忽视。该文考虑到两类典型的装配式节点非线性行为与现浇节点的区别,研究了这些区别对框架结构... 详细信息

装配式混凝土框架结构在中国应用广泛,目前主要按“等同现浇”原则进行设计和结构计算。然而,由节点非线性行为不同引起的结构响应差异不可忽视。该文考虑到两类典型的装配式节点非线性行为与现浇节点的区别,研究了这些区别对框架结构地震响应产生的影响。对于效仿连接节点,由其构造形式分析了节点的受力机制,并据此解释了其与现浇节点在试验现象上的差异,提出了两类节点无量纲化的滞回模型,并通过已有试验结果验证了所提模型的合理性。对于非效仿连接节点,从设计角度出发,系统研究了后张无粘结混合装配预应力混凝土节点的力学行为。研究内容采用动力时程分析方法,从结构位移响应、梁柱延性需求、残余变形等方面揭示了装配式框架与现浇框架的差异。该文的研究结果对装配式框架结构在高地震烈度区的应用具有实用的参考价值。

关键词：装配式梁柱节点装配整体式连接无粘结后张预应力变形状态力学行为动力响应