【摘要】：近年來(lái),將外貼碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)用于加固修復(fù)鋼結(jié)構(gòu)受到國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的關(guān)注。與傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)加固修復(fù)技術(shù)相比,外貼CFRP具有自重輕、施工方便、耐腐蝕、抗疲勞、無(wú)殘余應(yīng)力等諸多優(yōu)勢(shì)。但是在室外環(huán)境下,受水汽影響,CFRP中的碳纖維易對(duì)鋼材產(chǎn)生電腐蝕,使界面粘結(jié)性能降低。將CFRP與GFRP組合使用,內(nèi)外層采用GFRP,中間層采用CFRP,構(gòu)成層間混雜FRP,可以有效避免電腐蝕問(wèn)題。但是目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于層間混雜FRP與鋼膠接界面粘結(jié)性能的研究相對(duì)較少。本文首先進(jìn)行了36個(gè)FRP與鋼單面膠接接頭拉伸試驗(yàn),對(duì)比研究了層間混雜FRP-鋼膠接界面與1層CFRP和3層CFRP-鋼膠接界面在拉伸荷載-位移曲線、破壞荷載、極限位移、破壞模式和有效粘結(jié)長(zhǎng)度等力學(xué)性能上的差異。試驗(yàn)結(jié)果表明,層間混雜FRP-鋼膠接界面破壞荷載介于1層CFRP和3層CFRP-鋼膠接界面之間,且接近與3層CFRP-鋼膠接界面試驗(yàn)結(jié)果;層間混雜FRP與鋼膠接界面的有效粘結(jié)長(zhǎng)度大于1層CFRP與鋼膠接界面,且與3層CFRP與鋼膠接界面的有效粘結(jié)長(zhǎng)度接近。然后,利用ABAQUS對(duì)試件的力學(xué)性能進(jìn)行了非線性靜態(tài)分析,在驗(yàn)證了有限元模型準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上,通過(guò)各層FRP的應(yīng)變分布情況對(duì)比,發(fā)現(xiàn)了內(nèi)外層GFRP和中間層CFRP的相互約束作用。數(shù)值模擬參數(shù)分析表明,隨著內(nèi)外層GFRP布和中間層CFRP布剛度的提高,界面破壞荷載均有所提高,但有效粘結(jié)長(zhǎng)度變化并不明顯。最后,對(duì)已報(bào)道的CFRP-鋼膠接界面極限荷載和有效粘結(jié)長(zhǎng)度模型進(jìn)行了收集和評(píng)估,基于評(píng)估結(jié)果,考慮內(nèi)外層GFRP與中間層CFRP之間的相互約束作用,建議了適用于層間混雜FRP與鋼膠接界面的極限荷載和有效粘結(jié)長(zhǎng)度計(jì)算方法。
【圖文】：

2(c) 鋼橋加固[8]圖1.1 FRP在鋼結(jié)構(gòu)加固修復(fù)工程中的應(yīng)用示例Fig 1.1 Application of FRP for strengthening steel structures

圖1.4 FRP與鋼膠接界面破壞模式示意圖[32]Fig 1.4 Schematic view of failure modes of FRP-to-steel adhesively-bonded joints.5.3 數(shù)值模擬研究目前關(guān)于 CFRP 與鋼膠接界面粘結(jié)性能的數(shù)值模擬研究比較有限。李傳習(xí)[34]基于二維粘聚力模型模擬界面性能，分析結(jié)果表明膠層剪應(yīng)力對(duì)單剪接頭的界面粘結(jié)強(qiáng)度影響很大。Heshmati 等人[35]發(fā)現(xiàn)三維模型相較于二維模型預(yù)果更為準(zhǔn)確，因?yàn)榻宇^膠層存在橫向應(yīng)力分布不均的情況。而采用三維模型算機(jī)性能有較高的要求，為減小計(jì)算規(guī)模，依據(jù)幾何結(jié)構(gòu)和材料的對(duì)稱(chēng)性，，試件的八分之一部分進(jìn)行建模[9, 12, 19]。通過(guò)位移增量加載，以模擬鋼板加載邊均勻位移[12, 18]。CFRP 加固鋼結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)是鋼與 CFRP 界面之間的膠粘劑載通過(guò)膠層從鋼轉(zhuǎn)移到 CFRP，因此在膠層上的網(wǎng)格劃分需要更為精細(xì)[18, 19]。劑與 FRP、鋼板之間的界面連接處理采用“綁定（tie）”的方法[18]。目前 CFR鋼膠接界面粘結(jié)性能的數(shù)值模擬研究大多集中在數(shù)值模擬與試驗(yàn)的對(duì)比上[9, 9, 28]，相關(guān)界面機(jī)理研究較少。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TU398.9

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4 顧繼友;;我國(guó)木材工業(yè)用膠黏劑與膠接技術(shù)現(xiàn)狀和展望[J];木材工業(yè);2006年02期

5 方曉敏;談提高復(fù)合材料膠接質(zhì)量的穩(wěn)定性[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;1998年05期

6 余明龍;;介紹一種皮帶安全膠接法[J];工業(yè)安全與防塵;1987年06期

7 張明;;織機(jī)減震地腳膠接新技術(shù)應(yīng)用[J];棉紡織技術(shù);1988年09期

8 周志強(qiáng),吳人潔;無(wú)應(yīng)力膠接的功能膠粘劑研究[J];化工進(jìn)展;1989年04期

9 王明陽(yáng),李朋林,彭秀全;直熱式膠帶膠接硫化器研究[J];燒結(jié)球團(tuán);1989年06期

10 劉振山;;提高客車(chē)地板布接縫質(zhì)量的粘結(jié)新工藝[J];機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝;1989年02期

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1 鄭瑞琪;劉清方;;結(jié)構(gòu)膠接質(zhì)量控制[A];北京粘接學(xué)會(huì)第十屆學(xué)術(shù)年會(huì)-北京粘接學(xué)會(huì)成立二十周年暨技術(shù)交流報(bào)告會(huì)論文集[C];2002年

2 喬海濤;鄒賢武;;膠接設(shè)計(jì)探討[A];北京粘接學(xué)會(huì)第二十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨粘接技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展論壇論文集[C];2012年

3 徐建新;喬新;;復(fù)合材料膠接修補(bǔ)結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力分析[A];第五屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第一卷）[C];1996年

4 ;膠接材料與原位固化研究室[A];北京粘接學(xué)會(huì)第二十四屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨粘接劑、密封劑技術(shù)發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2015年

5 ;膠接材料與原位固化研究室[A];北京粘接學(xué)會(huì)第二十三屆學(xué)術(shù)年會(huì)暨粘接劑、密封劑技術(shù)發(fā)展研討會(huì)論文集[C];2014年

6 李永國(guó);王佩玲;;加壓方式對(duì)膠接性能影響淺議[A];第十一屆玻璃鋼/復(fù)合材料學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1995年

7 王躍全;童明波;;復(fù)合材料補(bǔ)片膠接修理參數(shù)分析[A];節(jié)能環(huán)保 和諧發(fā)展——2007中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集（一）[C];2007年

8 李克楠;李成;鐵瑛;;補(bǔ)片形狀對(duì)復(fù)合材料膠接修補(bǔ)結(jié)構(gòu)疲勞壽命剩余強(qiáng)度的影響[A];第十九屆全國(guó)復(fù)合材料學(xué)術(shù)會(huì)議摘要集[C];2016年

9 孫先念;;復(fù)合材料膠接貼片技術(shù)在船舶結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[A];現(xiàn)代船舶機(jī)電維修技術(shù)（2005）[C];2005年

10 付宗周;;膠接質(zhì)量的聲學(xué)無(wú)損檢測(cè)方法評(píng)價(jià)[A];無(wú)損檢測(cè)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第七屆年會(huì)論文集[C];2000年

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1 韓云峰;田家庵電廠首創(chuàng)“澆注法”破解皮帶膠接難題[N];淮南日?qǐng)?bào);2008年

2 經(jīng)易期貨 馮征宇;供應(yīng)壓力釋放 滬膠接近底部[N];期貨日?qǐng)?bào);2014年

3 百木牛;寶鋼推出新型結(jié)晶器切縫多層膠接密封法[N];中國(guó)冶金報(bào);2009年

4 李大剛;選購(gòu)農(nóng)用車(chē)配件注意啥[N];山西科技報(bào);2001年

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1 李海英;高含水率木材用膠粘劑與膠接技術(shù)的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2004年

2 劉志明;麥稈表面特性及麥稈刨花板膠接機(jī)理的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2002年

3 張曉峰;木材干燥質(zhì)量對(duì)膠接界面的影響[D];東北林業(yè)大學(xué);2010年

4 馬軼男;激光點(diǎn)焊—膠接復(fù)合連接特性及接頭斷裂機(jī)制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 趙殊;異氰酸酯與纖維素反應(yīng)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及聚氨酯對(duì)木材膠接機(jī)理[D];東北林業(yè)大學(xué);2010年

6 程瑞香;東北主要樹(shù)種落葉松、樺木和柞木膠接性能的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2002年

7 王躍全;飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)修理設(shè)計(jì)漸進(jìn)損傷分析[D];南京航空航天大學(xué);2010年

8 王紅陽(yáng);鎂鋁異種金屬激光膠接焊工藝及微觀組織研究[D];大連理工大學(xué);2010年

9 倪林;毛竹膠合竹設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)及膠合機(jī)理研究[D];中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院;2016年

10 孫振起;航空用鋁鋰合金結(jié)構(gòu)選擇性增強(qiáng)工藝與裂紋抑制機(jī)理研究[D];中南大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 姜宇恬;層間混雜FRP與鋼膠接界面粘結(jié)性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

2 劉曉東;熱固性樹(shù)脂基碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料膠接表面處理工藝及機(jī)理研究[D];上海交通大學(xué);2018年

3 劉鈞天;復(fù)合材料膠接質(zhì)量和膠接面性質(zhì)研究[D];東華大學(xué);2018年

4 劉宇婷;可剝布對(duì)復(fù)合材料膠接質(zhì)量的影響[D];東華大學(xué);2017年

5 趙立濤;復(fù)合材料膠接修補(bǔ)金屬裂紋板及其應(yīng)力強(qiáng)度因子的研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

6 賴躍;民機(jī)復(fù)合材料膠接維修界面結(jié)合機(jī)理研究[D];中國(guó)民用航空飛行學(xué)院;2017年

7 王雅瑞;復(fù)合材料膠接界面損傷變形光學(xué)無(wú)損計(jì)量及聲發(fā)射響應(yīng)特征[D];河北大學(xué);2016年

8 程起有;曲面復(fù)合材料膠接修理的力學(xué)分析與參數(shù)優(yōu)化[D];西北工業(yè)大學(xué);2005年

9 李振凱;復(fù)合材料膠接修理結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度分析方法研究[D];上海交通大學(xué);2014年

10 王恒;鎂、鋁異種金屬激光膠接焊工藝的研究[D];大連理工大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2694501