郑华升
,
李静
,
朱四荣
,
李卓球
玻璃钢/复合材料
以短切碳纤维毡和环氧树脂为原材料制备CFRP复合材料,提出将其作为智能表层用于GFRP结构变形监测.实验结果表明,CFRP智能表层具有稳定的伏安性能和力阻效应,随着拉应变的增加,其电阻表现出线性的可恢复的增大,且具有较好的稳定性;利用CFRP智能表层电阻变化,无论是将其敷设在受拉侧还是受压侧,均可实时监测GFRP梁的弯曲变形;通过采用不同电极布置方式的对比试验发现,CFRP智能表层的测试结果受到电极布置方式的影响,端部电极四电极法和表面电极四电极法的力阻灵敏度分别为5.9和7.3,而两电极法的灵敏度可达到13.1,但在稳定性方面四电极法优于两电极法.
关键词:
GFRP
,
CFRP
,
力阻效应
,
变形监测
李悦
,
朱四荣
,
文欢
,
陈建中
玻璃钢/复合材料
根据复合材料热膨胀系数的细观力学分析,确定玻璃钢贮罐不同铺设单层的热膨胀系数;通过ANSYS大型通用有限元软件,计算了在低温环境下贮罐内的介质水结冰时由于体积膨胀受到约束而对贮罐产生的应力应变;计算分析了冰块厚度不同时贮罐的应力应变变化规律.计算结果表明,贮罐温度降低、水结冰对玻璃钢贮罐产生不可忽略的附加应力与应变;因贮罐结构设计为变厚度铺层,导致不同厚度的冰块对贮罐产生的最大应力应变差别不是很大;低温环境下使用时,建议贮罐设计时考虑低温与结冰工况的影响.
关键词:
玻璃钢贮罐
,
介质结冰
,
热膨胀系数
,
应力分析
郑立霞
,
李卓球
,
宋显辉
,
朱四荣
功能材料
修补和加固的在役混凝土结构需要有效的手段来监测和评定其安全状况.研究了连续碳纤维增强水泥基复合材料三点弯曲梁在不同加载方式下,其电阻与变形之间的变化规律,探究连续碳纤维增强水泥基复合材料的传感特性.结果表明,连续碳纤维增强水泥基复合材料试样的应变-电阻敏感度高于电阻应变片,线性度、滞后性较好,蠕变小,稳定性较好.据此,可将连续碳纤维增强水泥基复合材料用来制作感知结构损伤的传感器,实现对大型土木结构的在线健康监测.如果将其用作修补材料,那么在修补加固破损结构的同时,还可利用其应变-电阻敏感性长期在线动态监测结构的损伤及修补质量.
关键词:
连续碳纤维
,
水泥基
,
复合材料
,
传感特性
郑华升
,
朱四荣
,
李静
,
李卓球
,
张小玉
功能材料
自制装置构造构件的平面纯剪切变形,将薄层状的树脂基碳纤维复合材料（CFRP）粘贴在构件的纯剪切区域表面,在弹性范围内分析了CFRP的电阻对平面纯剪切变形的响应。实验结果表明,剪应变导致单向连续碳纤维增强的CFRP的纵向电阻变化不明显,其剪切力阻效应灵敏度约为0.16;碳纤维毡增强的CFRP具有显著的剪切力阻效应,其电阻表现出随剪应变线性的可恢复的增加,其剪切力阻效应灵敏度约为2.58。结合线应变致力阻效应产生机制,并通过CFRP细观结构的分析得出,纤维的随机乱向分布及纤维搭接形态的多样性是碳纤维毡增强的CFRP存在剪切力阻效应的主要原因。
关键词:
CFRP
,
平面纯剪切
,
力阻效应
刘冬
,
李卓球
,
宋显辉
,
朱四荣
物理测试
大型钢结构发展迅猛，但经过长期服役，一旦发生破坏，后果十分严重，因此开展钢结构健康监测具有重大意义。以普通Q235钢板为研究对象，在其下表面铺设自制的碳纤维智能层，并对其进行3点弯曲试验，试验过程中钢板下表面的智能层的电阻变化率的变化与钢板下表面的平均应变的变化呈现很好的一致性。智能层的电阻变化率随钢板应变线性变化，灵敏度高，且具有很好的重复性。试验结果表明：根据碳纤维智能层的良好传感特性，可以实现钢结构服役过程中应变场的监测。
关键词:
碳纤维智能层
,
电阻变化率
,
灵敏度
,
重复性
方玺
,
葛权耕
,
朱四荣
,
李卓球
功能材料
讨论了依附于树脂基体中碳纤维间在微米尺度下的接触导电现象，分析了不同受载阶段下碳纤维搭接处的电阻响应规律。碳纤维接触处受到外加载荷局部有应变产生时，其接触处电阻的力阻响应规律可分为不同的两个阶段：第1阶段搭接处电阻表现出随着压应变的增大而同步线性地减小；第2阶段中纤维间的接触电阻发展为由隧道效应产生的非接触电阻，随着拉伸载荷的增大，搭接处电阻同步增大。
关键词:
接触电阻
,
碳纤维单丝
,
力阻传感特性
,
隧道效应
朱四荣
,
周志勇
,
吕泳
,
郑华升
,
李卓球
复合材料学报
研制了一种具有动态传感功能的碳纤维/树脂智能层,可用于结构的应变模态诊断.通过不同加载频率下的单向拉伸实验揭示了这种智能材料对低频动态载荷的响应能力,并理论分析了动态响应误差的影响因素.在此基础上将碳纤维/环氧树脂智能层连续敷设于悬臂梁结构表面代替传统的点式应变片,进行应变模态测试.测试结果表明,碳纤维/环氧树脂智能层可以较精确地反映结构的前三阶固有频率,并较好地表征结构的前三阶应变模态振型.对悬臂梁局部附加质量后重新进行了模态试验,结果表明:附加质量后,智能层反映的结构固有频率显著下降；同时,在附加质量所在的节点位置,智能层反映的应变模态振型有突变产生,说明智能层所表征的应变模态对结构物性参数变化具有识别能力,采用智能层与采用应变片的实验结果一致.此外,基于碳纤维/树脂智能层的可覆盖性,采用有限的测点全面捕捉了结构的应变模态信息,并在测试中通过在可疑区域内逐步增加测点,实现了结构物性参数变化的定位.
关键词:
碳纤维/树脂智能层
,
动态传感特性
,
结构健康监测
,
应变模态
,
物性参数变化识别
朱四荣
,
梁娜
,
李悦
,
陈建中
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160401.001
为建立玻璃钢管长期刚度理论模型并对其长期刚度进行预测.首先通过自主设计的恒位移加载试验装置,在不同初始挠度的恒位移条件下对纯环向缠绕和纯交叉缠绕铺层的玻璃钢管开展了长期刚度试验研究;然后,在试验基础上建立了不同初始挠度下玻璃钢管刚度与时间的折线双对数回归模型、50年后刚度降幅与初始挠度的线性回归模型,进而提出了玻璃钢管刚度降幅关于时间与初始挠度的二次曲面预测模型;最后,预测了玻璃钢管50年后的剩余刚度,研究了时间和初始挠度对玻璃钢管刚度的影响.结果表明:纯环向缠绕铺层的玻璃钢管抵抗刚度衰减的能力明显优于纯交叉缠绕铺层的玻璃钢管,纯环向缠绕铺层能有效提高玻璃钢管的刚度及其抵抗径向变形的能力,纯环向缠绕铺层的玻璃钢管有较好的长期力学性能.时间为8 313.2 h的测试数据表明提出的玻璃钢管刚度降幅预测模型具有较高的精度和较强的实用性.
关键词:
玻璃钢管
,
刚度
,
长期预测
,
双对数回归模型
,
二次曲面
王启兴
,
朱四荣
,
王应军
,
王洪
玻璃钢/复合材料
玻璃钢复合材料烟囱重量轻且具有良好的耐腐蚀性,它与钢外筒一起组成一种内外结合的新型复合材料烟囱结构,但在最新颁布的《烟囱设计规范》中没有涉及,目前没有该种结构的设计标准.由于钢外筒与玻璃钢内筒刚度的差异,造成计算与设计的困难.而风载是烟囱等高耸结构的主要载荷之一,其响应是结构设计的主要依据.建立了钢-玻璃钢内外筒结构的精细有限元模型,应用模态叠加法,针对这种新型烟囱在顺风向脉动风作用下的响应进行了分析,得到了烟囱结构的随机振动响应,为这种新型复合材料烟囱结构的抗风设计提出了有效的方法.
关键词:
复合材料烟囱
,
风致振动
,
模态叠加法
,
有限元法
郑华升
,
朱四荣
,
李卓球
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.11.018
以短切碳纤维毡和环氧树脂为原材料制成复合材料,考察了该材料在单向拉伸载荷下的力阻响应.实验结果表明,该材料具有正力阻效应(拉应变引起材料的电阻增大).其中,单层碳纤维毡/环氧树脂复合材料的力阻灵敏度可达13．9,但在加载过程中其电阻表现出逐渐衰减趋势；多层碳纤维毡/环氧树脂复合材料的力阻性能更为稳定,但随着层数的增加灵敏度逐渐降低,5层复合材料的力阻灵敏度下降到5．7.多层复合材料的立体导电网络是其稳定性提升和灵敏度下降的主要原因.将碳纤维毡/环氧树脂多层复合材料敷设在梁结构表面形成智能表层,利用其力阻性能实现了梁结构在循环载荷下的变形监测以及在单调载荷作用下损伤监测.
关键词:
碳纤维毡
,
环氧树脂
,
力阻效应
,
健康监测
