碳纖維增強復合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic,簡稱CFRP）筋材具有強度高、重量輕、抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)良特性,是用于制作預應力筋或拉索的理想材料。然而該材料抗剪性能較差,抗擠壓剛度不足,用作預應力筋需解決其錨固問題。同時預應力碳纖維筋用在受循環(huán)荷載作用的結構設計中時,其抗疲勞性能也必須成為考慮的重要因素。針對以上問題,首先,本文將預應力碳纖維筋錨固問題的研究重點放在錨固區(qū)碳纖維筋所受徑向壓應力上,通過分析夾片長度、錨環(huán)傾角及摩擦系數(shù)等參數(shù),確定了各錨固變量的最佳值,為碳纖維預應力筋夾片式錨具的研究開發(fā)提供參考。接下來在拉-拉疲勞荷載下預應力碳纖維筋錨具組裝件的抗疲勞性能試驗結果顯示,碳纖維筋在自由段發(fā)生破斷,兩端錨固良好,表明新型夾片式錨具組裝件滿足疲勞試驗要求。同時,對試驗結果的分析顯示,在疲勞加載過程中,碳纖維筋受拉剛度的變化可以分為三個階段：受拉剛度有所上升階段、受拉剛度呈均勻變化階段和受拉剛度迅速下降階段。而碳纖維筋1×106周最大應力條件疲勞極限平均值為1501.4MPa,接近于靜強度的75%,說明碳纖維材料應用于預應力結... 

【文章來源】：東南大學江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：102 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 碳纖維筋在結構及橋梁工程中的應用
    1.3 論文研究內容與主要工作
    1.4 論文組織結構
第二章 研究基礎
    2.1 CFRP筋錨固體系研究現(xiàn)狀
        2.1.1 粘結型錨具
        2.1.2 夾片式錨具
    2.2 CFRP筋疲勞性能研究現(xiàn)狀
    2.3 錨固性能分析和理論建模
    2.4 關鍵技術研究
    2.5 本章小結
第三章 夾片式錨具錨固性能研究
    3.1 相關研究
    3.2 CFRP筋夾片式錨具錨固機理
        3.2.1 頂壓時錨具組裝件的受力分析
        3.2.2 頂壓完畢錨具組裝件的受力分析
        3.2.3 錨固時錨具組裝件的受力分析
    3.3 新型夾片式錨具設計
        3.3.1 新型夾片式錨具設計概念
        3.3.2 新型夾片式錨具尺寸擬定
    3.4 試驗內容
        3.4.1 加載方案
        3.4.2 試件編號
    3.5 夾片式錨具的試驗結果分析
        3.5.1 CFRP筋錨固系統(tǒng)的破壞形式
        3.5.2 試驗結果及現(xiàn)象
        3.5.3 錨環(huán)外表面應力分布
        3.5.4 CFRP筋彈性模量及延伸率
    3.6 預應力碳纖維筋夾片式錨具受力性能的有限元分析
        3.6.1 接觸問題的基本理論
        3.6.2 Gap接觸單元
        3.6.3 夾片式錨具的受力性能
        3.6.4 參數(shù)分析
        3.6.5 夾片頂壓力臨界值P_(cr)的確定
    3.7 本章小結
第四章 預應力碳纖維筋錨固系統(tǒng)抗疲勞性能試驗研究
    4.1 疲勞試驗描述
        4.1.1 試驗目的
        4.1.2 影響因素
        4.1.3 試件編號
        4.1.4 試驗裝置
        4.1.5 測試內容
        4.1.6 加載程序
        4.1.7 破壞形式
    4.2 夾片式錨具組裝件試驗結果
        4.2.1 疲勞后組裝件的破壞結果
        4.2.2 循環(huán)加載過程中CFRP筋軸向動應變曲線
        4.2.3 循環(huán)加載過程中錨環(huán)應變曲線
        4.2.4 循環(huán)加載對CFRP筋剛度的影響
        4.2.5 循環(huán)加載對錨環(huán)應變的影響
        4.2.6 條件疲勞極限
    4.3 本章小結
第五章 錨固系統(tǒng)疲勞強度分析方法初探
    5.1 概述
        5.1.1 疲勞壽命與強度
        5.1.2 CFRP筋錨固系統(tǒng)等幅疲勞試驗存在一定的分散性
        5.1.3 CFRP復合材料疲勞機理
        5.1.4 CFRP復合材料疲勞壽命圖
    5.2 FRP復合材料疲勞理論與壽命預測
        5.2.1 S-N曲線理論
        5.2.2 疲勞損傷的理論模型
    5.3 疲勞損傷淺析和疲勞壽命預測
        5.3.1 錨固系統(tǒng)疲勞損傷
        5.3.2 CFRP筋疲勞壽命預測
        5.3.3 CFRP筋剩余剛度預測模型
    5.4 本章小結
第六章 錨固系統(tǒng)抗疲勞性能的有限元分析
    6.1 基于有限元和疲勞分析軟件的疲勞分析介紹
    6.2 MSC.Fatigue疲勞分析概述
        6.2.1 MSC.Fatigue疲勞分析的必要性
        6.2.2 MSC.Fatigue主要特征
        6.2.3 MSC.Fatigue疲勞分析流程
    6.3 基于MSC.Fatigue的CFRP筋錨具組裝件疲勞分析
        6.3.1 CFRP筋錨具組裝件應力分析
        6.3.2 基于名義應力法的全壽命疲勞分析
        6.3.3 疲勞分析結果與驗證
    6.4 本章小結
第七章 總結與展望
    7.1 總結
    7.2 展望
致謝
參考文獻
作者簡介


【參考文獻】：
期刊論文
[1]復合材料力學發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 鄧紹云,寧東衛(wèi).  科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力. 2014(12)
[2]400MPa級細晶高強鋼筋的疲勞S-N曲線研究[J]. 孫嘉,王碩,劉鵬翔,王紀元,肖存,孫振強,于志亮.  工業(yè)建筑. 2014(S1)
[3]基于3D有限元的FRP筋夾片式錨具參數(shù)影響分析[J]. 孫曉燕,姚晨純,王海龍,張治成.  浙江大學學報(工學版). 2014(06)
[4]循環(huán)荷載作用對CFRP筋力學性能的影響[J]. 諸葛萍,丁勇,盧彭真,強士中,章子華.  復合材料學報. 2014(01)
[5]疲勞分析軟件MSC Fatigue的工程應用[J]. 劉青峰,王發(fā)燈,鄭紅霞.  計算機輔助工程. 2013(S1)
[6]CFRP筋新型錨具靜載試驗及有限元分析[J]. 劉榮桂,李十泉,李明君,陳蓓,蔡東升.  工業(yè)建筑. 2011(S1)
[7]CFRP預應力筋夾片式錨固系統(tǒng)疲勞性能研究[J]. 方志,龔暢,楊劍.  鐵道科學與工程學報. 2010(04)
[8]碳纖維筋夾片式錨具參數(shù)試驗研究[J]. 諸葛萍,強士中,侯蘇偉.  西南交通大學學報. 2010(04)
[9]瑞士溫特圖爾鎮(zhèn)斯托克橋上碳纖維（CFRP）斜拉索的介紹[J]. 烏爾斯·梅爾,李雙榮.  預應力技術. 2009(01)
[10]復合材料層壓板剩余剛度-剩余強度關聯(lián)模型[J]. 廉偉,姚衛(wèi)星.  復合材料學報. 2008(05)

碩士論文
[1]預應力FRP筋錨具系統(tǒng)的設計及數(shù)值分析研究[D]. 劉方坤.大慶石油學院 2008
[2]碳纖維預應力筋及拉索錨固系統(tǒng)抗疲勞性能的試驗研究[D]. 孫志剛.湖南大學 2005



本文編號：3205897