本文選題：CFRP-鋼組合板 + 極限承載力��； 參考：《東南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：碳纖維(CFRP)加固、修復(fù)工程結(jié)構(gòu)是近年來熱門研究課題之一,其應(yīng)用日益廣泛。目前,CFRP加固、修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了比較系統(tǒng)的研究,但是在加固、修復(fù)鋼結(jié)構(gòu)方面尚顯不足。本文對CFRP-鋼組合板面內(nèi)受壓性能進行了系統(tǒng)的研究。本文自行設(shè)計了可以進行組合板面內(nèi)受壓性能測試的實驗裝置和組合板試件,設(shè)計試驗參數(shù)包括不同貼布方式、邊界情況、試件寬厚比、長寬比,對36塊CFRP-鋼組合板受壓性能進行了試驗研究,觀察了組合板的受力特點、破壞形態(tài)、極限承載力和荷載-撓度曲線等。試驗結(jié)果表明：基體為較薄的鋼板制作而成的CFRP-鋼組合板,極限承載力提高很明顯；無論哪種寬厚比、單雙面貼布還是長寬比不同,三邊簡支時組合板極限承載力提高程度對于四邊簡支時大,尤其當(dāng)寬厚比越大時,三邊簡支的組合板極限承載力提高越明顯；長寬比對組合板的極限承載力影響不大。長寬比較大的組合板極限承載力略微增大,可以忽略不計。對CFRP-鋼組合板進行了有限元模擬分析。首先建立了考慮膠層的CFRP-鋼組合板模型,膠層采用內(nèi)聚單元模擬,將有限元數(shù)值模擬得到的極限承載力、破壞模式、荷載-撓度曲線分別與試驗得到的極限承載力、破壞模式、荷載-撓度曲線進行對比,結(jié)果表明本文建立的有限元模型能夠準(zhǔn)確的模擬CFRP-鋼組合板極限承載力、破壞模式、荷載-撓度曲線,具有良好的可靠性和適用性。再基于假定的等效應(yīng)力應(yīng)變曲線建立了組合板有限元模型進行了驗證,該本構(gòu)模型可以較為準(zhǔn)確的模擬出組合板的極限承載力�；谟邢拊Ｐ蛯τ绊慍FRP-鋼組合板參數(shù)進行了擴展分析。最后結(jié)合有限元結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)果擬合出四邊簡支,三邊簡支一邊自由時組合板變形能力的穩(wěn)定曲線和承載力的穩(wěn)定曲線,這些曲線大致能得出常見寬厚比范圍內(nèi)的三邊簡支一邊自由和四邊簡支時CFRP-鋼組合板的承載力；相對鋼板的穩(wěn)定曲線,組合板的極限承載力得到提高。再按照層合板理論,推導(dǎo)出CFRP-鋼組合板的四邊簡支、三邊簡支一邊自由時彈性屈曲荷載,分析這些公式可知碳纖維布對鋼板彈性屈曲荷載的提高基本沒有影響,并將公式運用在鋼結(jié)構(gòu)加固中的板件設(shè)計上。
[Abstract]:Carbon fiber reinforced concrete (CFRP) is one of the most popular research topics in recent years, and its application is becoming more and more extensive. At present, CFRP strengthening, repairing concrete structures and masonry structures have been studied systematically, but the reinforcement and repair of steel structures are still insufficient. In this paper, the in-plane compressive properties of CFRP-steel composite plates are systematically studied. In this paper, we have designed the experimental device and the composite plate specimen which can be used to test the in-plane compression performance of the composite plate. The design test parameters include the different bonding methods, the boundary conditions, the ratio of width to thickness of the specimen, the ratio of length to width, the ratio of width to thickness and the ratio of length to width. The compressive behavior of 36 CFRP- steel composite plates was studied experimentally. The mechanical characteristics, failure patterns, ultimate bearing capacity and load-deflection curves of composite plates were observed. The test results show that the ultimate bearing capacity of CFRP- steel composite plate made of thin steel plate is obviously increased. The increasing degree of ultimate bearing capacity of composite plate with three sides simply supported is greater than that with simple support on four sides, especially when the ratio of width to thickness is larger, the ultimate bearing capacity of composite plate with three sides simply supported increases more obviously, and the ratio of length to width has little effect on the ultimate bearing capacity of composite plate. The ultimate bearing capacity of composite plate with large length and width increases slightly and can be ignored. The CFRP-steel composite plate is simulated by finite element method. Firstly, the CFRP- steel composite plate model considering rubber layer is established. The ultimate bearing capacity, failure mode, load-deflection curve obtained by finite element numerical simulation and the ultimate bearing capacity and failure mode obtained by experiment are simulated by cohesive element method. The results show that the finite element model established in this paper can accurately simulate the ultimate bearing capacity, failure mode and load-deflection curve of CFRP- steel composite plate, and has good reliability and applicability. The finite element model of composite plate is established based on the assumed equivalent stress-strain curve. The constitutive model can accurately simulate the ultimate bearing capacity of composite plate. Based on the finite element model, the influence of CFRP-steel composite plate parameters is analyzed. Finally, combined with the finite element results and the numerical simulation results, the stability curves of the deformation capacity and the bearing capacity of the composite plates are obtained under the conditions of simply supported on four sides and free on the side of the three sides. These curves can roughly obtain the bearing capacity of CFRP- steel composite plate with three sides simply supported on one side and four sides simply supported in the range of width to thickness ratio, and the ultimate bearing capacity of composite plate can be improved relative to the stability curve of steel plate. Then according to the laminated plate theory, the elastic buckling load of CFRP- steel composite plate is derived when the CFRP- steel composite plate is simply supported on four sides and one side is free with three sides simply supported. The analysis of these formulas shows that carbon fiber sheet has no effect on the increase of elastic buckling load of steel plate. The formula is applied to the plate design of steel structure reinforcement.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU398.9;TU746.3

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本文編號：1866375