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为了确定复合材料层压板在受冲击后是否需要修补,提出了一种适合工程应用的复合材料受低能量冲击后剩余抗压强度的估算方法,将Nuismer-Whitney针对带孔板剩余抗压强度的平均应力准则以及特征长度的概念应用到受冲击损伤结构,对已有多种材料体系的层压板受冲击后的抗压强度的试验与分析值进行比较,结果吻合得较好,并且可以作为剩余强度的下限.这里的特征长度比用开孔板压缩所得到的特征长度参数大,是一种推广的特征长度.

关键词: 复合材料 , 冲击损伤 , 失效准则 , 特征长度 , 修补准则

碳纤维水泥基复合材料力电性能及尺寸效应研究进展

刘汉 , 童谷生

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2011.02.013

碳纤维水泥基复合材料(CFRC)是一种新型功能材料,既可作为结构材料又可作为智能材料,与普通混凝土相比,它不仅具有纤维增强所带来的较高的抗拉、抗压、抗折强度与韧性,还具有相对较小的电阻率与力电机敏性等优越性能.本文介绍了碳纤维水泥基复合材料的制备方法、力电性能、应用及其尺寸效应的最新研究进展,展望了其在功能材料方面的研究应用前景.

关键词: 碳纤维水泥基复合材料 , 机敏性 , 尺寸效应 , CFRC

复合材料结构修理容限的确定

童谷生

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2004.07.004

从工程应用的角度探讨了进行复合材料飞机结构损伤修理容限需要进行研究的相关问题,针对普通层压板和加筋板等结构的主要损伤形式,提出了针对修理容限问题较为系统的总体研究方案.结合结构的具体损伤形式指出了修理容限研究中需要进行理论分析和试验研究的内容,为不同材料同类结构修理容限的研究提供参考.

关键词: 复合材料结构 , 低能量冲击 , 修理容限 , 剩余强度

修理问题中层压板特性的工程估算方法

童谷生 , 章钢

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2007.02.015

研究了层压板修理中对无损、开孔以及具冲击损伤情况下力学性能的简便工程计算方法.根据自行设计的试验及其相关文献的试验结果,采用Heslehurst关于层压板弹性常数及强度的估算方法对数据进行了分析,同时把其对开孔板得到剩余强度的估算方法推广到含冲击损伤在内的损伤结构剩余强度.多种材料体系和铺层方式组成的层压板的试验和计算对比表明,该工程算法给出的精度大都在20%以内.因此可以用该算法来确定结构的修理容限的下限.

关键词: 层压板 , 冲击损伤 , 修理容限 , 剩余强度

BFRP约束钢筋混凝土轴压圆柱的尺寸效应研究

童谷生 , 刘永胜 , 邱虎 , 刘汉

功能材料

为了研究结构的尺寸效应,开展了3种不同尺寸几何相似玄武岩纤维布约束钢筋混凝土圆柱的轴压试验.试验总共设计制作了27个试件,15根为对比未加固试件,12根为约束(加固)试件,并按试件直径将它们分为150、200、250mm 3组.3组试件的箍筋直径、纵筋直径及加固用的BFRP层数分别按3∶4∶5制作.试验结果表明,试件破坏时的名义应力随着试件尺寸的增大而降低,即试件强度具有尺寸效应,且几何相似圆柱强度的尺寸效应遵循Banzant的尺寸效应规律.

关键词: 玄武岩纤维布 , 钢筋混凝土圆柱 , 强度 , 尺寸效应

金属与复材混杂层板受高速冲击时的吸能分析

万云 , 童谷生

兵器材料科学与工程

为研究金属与复材混杂层板受高速冲击载荷下的破坏机理,通过用户自定义子程序VUMAT、Johnson-Cook本构模型和基于表面内聚行为方法的结合,建立碳纤维增强复合材料和金属组成的层板受高速冲击的数值模型,并应用该方法预测其他类似结构材料的抗高速冲击的表现,分析比较单位面质量或者单位厚度的吸能情况.该方法在材料的能量吸收以及破坏形式方面都与实验结果吻合较好,为该材料的设计提供参考方法和依据.

关键词: 高速冲击 , 纤维金属板 , 数值分析 , 基于表面内聚力方法 , 材料设计

CFRP加固部分预应力梁的抗弯性能分析

童谷生 , 刘永胜 , 吴秋兰

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2009.01.019

通过开展碳纤维布(CFRP)加固部分预应力粱的抗弯实验,系统研究了CFRP对部分预应力混凝土梁的加固效应.制作了7根CFRP加固部分预应力梁,其中一根为对比未加固梁,另外六根为CFRP加固梁.试验考虑了初始裂缝宽度和CFRP层数的影响,分析了CFRP对混凝土梁的极限承载力、挠度和破坏形态的影响,体现了CFRP的阻裂增强效应.试验结果表明,粘贴CFRP可有效减小同荷载下的挠度,抑制试件的裂缝发展,提高顸应力梁的抗弯承载力.

关键词: CFRP , 部分预应力梁 , 初始损伤 , 弯曲性能

BFRP约束方形混凝土柱轴心受压强度模型

张海昆 , 童谷生 , 吴秋兰

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2010.02.020

目前,FRP(纤维增强复合材料)约束混凝土强度模型大部分都是建立在FRP约束混凝土圆形柱基础之上.而FRP约束混凝土方形柱的侧向约束力受截面形状的影响较大,与圆形柱相比,由于拐角的应力集中导致的侧向约束应力不均匀等,使得FRP包裹方形柱的侧向约束效果明显降低,强度也随之下降.本文基于FRP约束圆柱体的强度公式,考虑方形柱的有效核心区、拐角效应的影响,引入对应的影响系数,建立了BFRP(玄武岩纤维复合材料)约束方形混凝土柱轴心抗压强度模型并与试验数据对比分析,结果表明,该模型具有良好的吻合度.

关键词: BFRP , 方形混凝土柱 , 强度模型