【摘要】：智能技術(shù)逐步滲入土木工程領(lǐng)域,特別是重要結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)(簡(jiǎn)稱SHM),也向著智能化方向發(fā)展。碳纖維復(fù)合材料(簡(jiǎn)稱CFRP)因其同時(shí)具有承載特性與智能特性,成為當(dāng)前土木工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),為實(shí)現(xiàn)智能建造、智能建筑、智慧城市提供現(xiàn)實(shí)準(zhǔn)備。在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于碳纖維材料的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)自感知特性及其應(yīng)用研究(51478209)”的資助下,基于已有理論和研究基礎(chǔ),建立了 CFRP電阻響應(yīng)和環(huán)境溫度場(chǎng)間的數(shù)理模型,并研究了碳粉和納米二氧化硅材料改性樹(shù)脂基體對(duì)碳纖維傳感元件溫阻效應(yīng)的影響,同時(shí)驗(yàn)證了模型的可靠性,為實(shí)現(xiàn)智能化提供理論與數(shù)據(jù)方面參考。主要研究?jī)?nèi)容如下:1、改進(jìn)了傳感用CFRP材料制備工藝流程。根據(jù)傳感元件的特殊要求和已有制備工藝,調(diào)整已有制備步驟,提升實(shí)驗(yàn)室制備傳感用CFRP材料制備的速度,縮短試驗(yàn)周期。為未來(lái)傳感元件從實(shí)驗(yàn)室制備到工廠自動(dòng)化生產(chǎn)提供思路。2、結(jié)合CFRP力阻模型和細(xì)觀力學(xué)相關(guān)理論,建立了溫度場(chǎng)下的電阻(壓電)與溫度變化之間的本構(gòu)關(guān)系,分析可能產(chǎn)生的現(xiàn)象,擴(kuò)大CFRP材料理論模型的適用范圍,對(duì)CFRP材料的電阻與結(jié)構(gòu)應(yīng)變場(chǎng)、溫度場(chǎng)的耦合研究具有一定意義。3、針對(duì)工程情況與實(shí)際要求,研究了改性樹(shù)脂基體的碳纖維傳感元件。為兼具承載和智能特性,本文試驗(yàn)參考實(shí)際工況的溫度范圍(-40～80℃),研究環(huán)氧樹(shù)脂基體CFRP材料與通過(guò)加入碳粉和納米二氧化硅顆粒兩種方式進(jìn)行改性環(huán)氧樹(shù)脂基體CFRP材料的電阻隨溫度的變化情況;建議了碳粉與納米二氧化硅顆粒合理的摻量;將CFRP材料的溫阻模型與已有數(shù)據(jù)分析對(duì)比,證明了溫阻模型的可行性和可靠性。為未來(lái)智能CFRP材料智能特性研發(fā),如大體積混凝土溫度監(jiān)測(cè)、結(jié)構(gòu)自調(diào)節(jié)等方面應(yīng)用提供參考。
【圖文】：

邐（ｂ）直線邐（ｅ）凸曲線逡逑圖２．２電阻變化率和軸向應(yīng)變曲線的可能曲線［５３］逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｐｏｓｓｉｂｌｅ邋ｐａｔｔｅｒｎｓ邋ｆｏｒ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｒａｔｉｏ邋ａｎｄ邋ａｘｉａｌ邋ｓｔｒａｉｎ邋ｃｕｒｖｅｓ逡逑２．４邋ＣＦＲＰ材料溫阻模型逡逑通常Ｅｓｈｅｌｂｙ－Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ邋（ＥＭＴ）方法被用來(lái)預(yù)測(cè)有效的熱膨脹系數(shù)（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ逡逑ｏｆ邋ｔｈｅｒｍａｌ邋ｅｘｐａｎｓｉｏｎ，簡(jiǎn)稱邋ＣＴＥ）邋［７９－８１］0逡逑２．４．１邋ＣＦＲＰ材料有效熱膨脹系數(shù)逡逑圖２．３為ＬＣＦ復(fù)合材料單元的示意圖。假設(shè)ＬＣＦ的ＣＴＥ為ａ１，基體的ＣＴＥ分別逡逑ａＧ。需說(shuō)明的是，圖２．３中沿纖維方向?yàn)榭v向（沿著ｘ軸），垂直于截面方向?yàn)闄M向（沿逡逑著＞；軸和ｚ軸）�；谝延械难芯克悸罚竟�(jié)中ＬＣＦ視為橫觀各向同性材料，，環(huán)氧樹(shù)脂逡逑為各向同性材料。逡逑▲逡逑Ｚ逡逑ａ逡逑長(zhǎng)碳纖維＼邋＿＾環(huán)氧樹(shù)脂逡逑Ｖ逡逑圖２．３長(zhǎng)碳纖}春喜牧系ピ疽饌煎義希疲椋紓澹玻沖澹櫻悖瑁澹恚幔簦椋沐澹媯錚蟈澹徨澹歟錚睿玨澹悖幔潁猓錚鑠澹媯椋猓澹蟈澹悖錚恚穡錚螅椋簦邋澹酰睿椋翦義媳恚玻擦諧雋擻萌然搗治鲆翹枷宋突費(fèi)跏髦模茫裕偶捌淶閱Ａ�。辶x希保靛義

本文編號(hào)：2667035