史才军
,
何稳
,
吴泽媚
,
吴林妹
,
朱德举
,
黄政宇
,
张家科
硅酸盐通报
超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,UHPC)是一种具有超高强度、高韧性和优异耐久性的水泥基材料.这些优异性能可使混凝土构件的尺寸和自重显著变小,抗震性和抗海水腐蚀性能明显提高.然而其胶凝材料用量大,高温蒸汽养护导致高耗能和低生产效率,掺入纤维后其成本也大大提高,这使得其在实际工程中的广泛应用受到限制.本文综述了UHPC的发展历程及纤维对UHPC力学性能的影响.最后,对UHPC的进一步研究提出了一些建议.希望为纤维对UHPC的增强增韧机理以及UHPC在实际工程中的应用提供指导和帮助.
关键词:
超高性能混凝土
,
纤维
,
发展历程
,
增强增韧
,
力学性能
朱德举
,
张晓彤
,
欧云福
,
黄蒙影
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150424.002
为研究不同尺度下Kevlar 49单丝(微观)和单束(细观)的拉伸力学性能,首先,分别采用MTI微型拉伸试验机和MTS微机控制电子万能试验机对纤维丝和纤维束进行了单向拉伸试验,发现纤维丝和纤维束的力学性能与试样的标距及结构尺度存在很大相关性,试样的拉伸强度会随着其标距的增加和结构尺度从纤维丝增大到纤维束而降低;随后,按照Weibull分布对试验数据进行统计分析,量化了不同标距下纤维丝和纤维束拉伸强度的随机变化程度;接着,考虑到纤维丝的拉伸强度符合Weibull分布随机破坏,利用ANSYS中的用户自定义子程序(USERMAT)建立了纤维丝本构模型;最后,采用纤维丝本构模型模拟纤维束的拉伸破坏行为,并讨论了关键参数对纤维束拉伸破坏行为的影响.结果表明:纤维束的模拟结果与试验结果吻合程度较好,所建模型可以较准确地预测纤维束的拉伸性能.
关键词:
Kevlar 49
,
拉伸性能
,
随机破坏
,
统计特性
,
USERMAT
朱德举
,
欧云福
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150520.002
为探究Kevlar 49单束的尺寸效应及应变率敏感性,首先,利用MTS万能试验机对不同标距(25、50、100、150、200和300 mm)的Kevlar 49单束进行了准静态(应变率为1/600 s-1)拉伸测试;然后,利用Instron落锤冲击系统对标距为25 mm的试样进行了动态(应变率为40～160 s-1)拉伸测试;最后,利用Weibull模型进行统计分析,量化了不同标距和应变率下Kevlar 49单束拉伸强度的随机变化程度.结果表明:Kevlar 49单束的拉伸力学性能与标距和应变率有相关性;拉伸强度随标距的增加而减小,但随应变率的增加而增大;峰值应变和韧性均随标距和应变率的增加而减小;提取的Weibull参数可用于数值模拟及工程应用.
关键词:
Kevlar 49
,
拉伸力学性能
,
标距
,
应变率
,
Weibull
朱德举
,
火兴斐
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160531.001
为了探究黄麻纤维束的尺寸效应和应变率敏感性，利用C43电子式万能试验机和 CEAST 9340落锤试验冲击系统分别在静动载条件下对黄麻纤维束进行测试，获得了杨氏模量、强度、峰值应变和韧性随标距和应变率的变化关系静载试验在1/600 s-1应变率条件下进行，测试了6组不同标距(25、50、100、150、200和300 mm)的试件；动载试验以应变率为变量，在4组不同的应变率(40、80、120和160 s-1)条件下进行了测试，试件标距均为25 mm。测试结果表明：随着试件标距增大，杨氏模量初始增大，当标距大于100 mm时趋于稳定；强度、峰值应变和韧性均减小。随着应变率增大，杨氏模量和强度均增大；峰值应变初始减小后趋于稳定；韧性先减小后增大。鉴于植物纤维束材料较大的性能离散性，采用 Weibull 分布对试验数据进行拟合，获得了黄麻纤维束强度在不同试验条件(标距和应变率)下的分布规律。
关键词:
黄麻
,
标距
,
应变率
,
拉伸性能
,
Weibull 分布
刘赛
,
朱德举
,
李安令
,
史才军
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160531.027
为研究不同应变率和温度下耐碱玻璃织物增强水泥基复合材料的弯曲力学行为,采用美特斯(MTS)万能试验机和INSTRON落锤冲击系统对其试样分别进行室温(25℃)下准静态三点弯曲(应变率为3.33×10-5 s-1)和不同应变率(4、8、12、16和18 s-1)及温度(-50、0、25、50和100℃)下的动态三点弯曲试验,静态和动态三点弯曲试验采用一套弯曲夹具.同时考虑了增强织物层数对其弯曲力学性能的影响.试验结果表明:室温下,随应变率的增加,弯曲强度提高,弯曲峰值应变和韧性先减小后增大,弯曲模量先增大后减小;应变率为12 s-1时,随着温度的升高,弯曲强度、弯曲模量和韧性整体上减小,弯曲峰值应变变化不明显;纤维织物为六层时,对混凝土的增韧效果较明显.应变率、温度和织物层数均能对试样的弯曲性能产生较大影响.
关键词:
耐碱玻璃织物
,
水泥基复合材料
,
应变率
,
温度
,
弯曲性能
朱德举
,
张晓彤
,
张怀安
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150706.003
为研究Kevlar 49芳纶纤维布增强环氧树脂复合材料在中等应变率和不同温度耦合作用下的力学响应和断裂行为,首先,利用MTS液压伺服高速机在不同初始应变率(25、50、100、200 s-1)和温度(-25、0、25、50、100℃)下对芳纶纤维增强复合材料(AFRP)进行单向动态拉伸测试;然后,采用Weibull分析模型量化了拉伸强度在不同应变率和温度下的离散程度.结果表明:在相同温度(25℃)下,随着应变率的增加,弹性模量和拉伸强度均先增大(初始应变率介于25～50 s-1范围内)后减小(初始应变率介于50～200 s-1范围内),极限应变则呈现出相反的变化趋势,而韧性随应变率的变化幅度不大;在相同初始应变率(25 s-1)下,与在25℃下的情况相比,温度的升高或降低均会造成弹性模量的降低,在温度为100℃时,极限应变显著增加,而拉伸强度和韧性均不会随温度的变化而发生明显改变.对AFRP断裂形态进行的对比分析表明不同试验条件下AFRP的断裂形态基本相同,均呈现出较为平整的断裂面.所得结论可为AFRP在极端载荷和环境作用下的理论研究和应用提供依据.
关键词:
芳纶纤维增强复合材料
,
拉伸性能
,
动态载荷
,
温度效应
,
断裂形态
刘鹏
,
汪俊文
,
朱德举
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150615.002
经过长时间的自然进化,硬骨鱼鳞片变得超薄、超轻,并具有很好的柔韧性.为研制新型柔性防护体系,对草鱼鳞片的多级结构及力学性能进行了研究.首先,按3个不同方向(0°、45°和90°)在鳞片中心区域裁取鳞片和胶原层2组试样;然后,进行了轴向拉伸测试并对不同含水量的鳞片以及不同应变率下鳞片和胶原层的力学性能进行了对比研究.结果显示:草鱼鳞片主要由坚硬的骨质外层和软质的胶原层组成,其中胶原层由胶原纤维层交错叠加组成,交错角约为28°～31°;鳞片的力学性能为平面内各向异性,而胶原层的力学性能为各向同性;脱水鳞片的弹性模量和拉伸强度显著增加,分别约为饱水鳞片的10倍和3倍,但极限应变减少了约50％.饱水鳞片和胶原层的力学性能与应变率有很大相关性.所得结论为新型仿生复合材料及柔性防护体系的研究提供了思路.
关键词:
鱼鳞
,
多级结构
,
力学性能
,
含水量
,
应变率
