高阻尼混凝土剪切阻尼性能的测试装置设计

高阻尼混凝土的阻尼性能与工作频率紧密相关, 以往测试材料阻尼性能的黏弹谱仪或 动态力学分析仪, 无法测试如混凝土之类大尺寸材料的剪切阻尼性能. 针对高阻尼素混凝土 剪切直杆, 采用复阻尼模型, 建立剪切振动方程, 通过振型分解法求得简谐荷载激励下杆端 稳态位移反应, 得到了混凝土材料剪切阻尼性能的测试公式, 并设计了相应的阻尼测试装置. 该测试装置为研究混凝土类大尺寸材料的剪切阻尼性能和阻尼机理奠定了重要基础.     

材料黏滞系数与损耗因子的频率相关性研究

针对黏弹性材料KV阻尼模型的黏滞系数与复阻尼模型的损耗因子间的关系,由单自由度体系的结构动力学分析,并基于结构振动响应的一致性,推导建立了黏滞系数与损耗因子在结构线性稳态简谐振动和自由振动时的一般关系式;并利用该关系式,试验研究了纤维混凝土材料黏滞系数和损耗因子的频率相关性.结果表明,黏滞系数与损耗因子间的关系在稳态简谐振动和自由振动时的表达形式相同,只是频率取值不同;纤维混凝土的损耗因子和黏滞系数都随频率增加而降低,且在0.5～1.0Hz频段降幅显著,而后渐趋平缓;相比于素混凝土,纤维混凝土的黏滞系数和损耗因子与激振频率的相关性更强.试验所得纤维混凝土频率相关的黏滞系数、损耗因子及推导所建立的两参数关系式为构建物理意义明确且又便于结构振动反应分析的阻尼系数或阻尼矩阵奠定了基础.      

玻璃纤维、碳纤维复合材料的阻尼性能分析

对复合材料的阻尼性能进行分析和有效预报能够实现对结构振动冲击、噪声、疲劳破坏的有效控制,有着非常重要的工程实际意义。本文采用悬臂梁法对玻璃纤维和碳纤维复合材料进行阻尼测试;同时用Adams-Bacon法和Ni-Adams法对实验结果进行了分析。结果发现:玻璃纤维、碳纤维复合材料的损耗因子峰值均出现在纤维角度30°附近;载荷低频段时材料的阻尼性能优于高频段时的阻尼性能。     

平纹织物复合材料的振动有量耗散以及阻尼分析

平纹织物复合材料由编织结构的特点，对于振动有量有一定的衰减作用，交织纤维束相互间的阻滞作用以及聚合物基体的粘弹质都会耗损一部分振动能量。本文应用能量原理和阻尼分析的方法解决了平纹织物复合材料的复杂结构损耗因子的计算问题。     

PU/PMMA IPNs复合材料的摩擦学性能和阻尼性能研究

聚合物互穿网络(IPNs),结构可调且设计性强,是制备具有阻尼减振效果兼具海水润滑特性复合材料的一种有效选择.本研究中设计合成了一系列组成成分不同的基于聚四氢呋喃二元醇(PTMG)-聚氨酯(PU)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的互穿网络结构(IPNs),并系统研究了PU/PMMA IPNs在海水润滑条件下的摩擦学性能及其阻尼性能.结果表明:随着PU含量的增加,其摩擦系数和磨损率均显著降低,当PU与PMMA的组成比例为60/40时,复合材料的摩擦系数降低至0.15,质量磨损率0.10%;同时材料的阻尼因子从0.77降至0.24,有效阻尼温域从40℃降至25℃,阻尼性能呈下降趋势.     

新型混凝土桥面铺装材料的冲击力学性能

利用大尺寸Hopkinson压杆对新型混凝土桥面铺装材料钢纤维增强聚合物改性混凝土（steel fiber reinforced and polymer modified concrete,SFRPMC）进行了冲击实验,并且在相同基准配合比下,与普通混凝土、钢纤维混凝土的冲击性能进行了对比。观察了不同打击速度下三种材料的破坏形态,得到了在不同应变率下的应力应变关系,比较了三种材料的应变率敏感性,最后从机理上分析了掺加钢纤维和聚合物对混凝土材料冲击力学性能的影响。结果表明,钢纤维增强聚合物改性混凝土材料具有良好的冲击韧性,是一种理想的混凝土桥面铺装材料。     

悬臂梁弯曲共振法自由阻尼结构试件设计研究

用悬臂梁弯曲共振法测量阻尼材料动态力学参数时,试件设计是否合理直接决定了测量结果的可信度.考虑到复合试件基底层材料阻尼的影响,本文对测量理论进行了改进,得到了考虑基底层阻尼影响的悬臂梁弯曲共振法测量方程.仿真结果表明忽略基底层阻尼将会导致杨氏模量和损耗因子测量精度降低,并且损耗因子测量误差对基底层阻尼变化更敏感.这为基底材料的选用提供了一定的理论依据.本文还结合误差放大因子的概念,对试件设计若干关键参数进行了灵敏度分析,得到了一组对悬臂梁弯曲共振法自由阻尼结构试件设计具有指导意义的结论.     

平纹织物复合材料的振动能量耗散以及阻尼分析

平纹织物复合材料由于编织结构的特点，对于振动能量有一定的衰减作用．交织纤维束相互间的阻滞作用以及聚合物基体的粘弹性质都会耗损一部分振动能量．本文应用能量原理和阻尼分析的方法解决了平纹织物复合材料的复杂结构损耗因子的计算问题．     

金属橡胶材料阻尼测试的一个新方法

金属橡胶材料是一种新型减振缓冲材料。本文提出了一个金属橡胶材料阻尼性能的测试方法。基于粘弹性阻尼耗能的基本原理,在给定应变激励函数的条件下,构造了一个等效应力响应函数,由滞环面积相等建立了一组包含实测应力响应和等效应力响应的等效耗能方程,将应变激励函数离散得到了损耗因子的计算表达式,由此可以通过实测应力方便地计算出损耗因子。该方法不仅便于对大阻尼材料的阻尼进行测试,而且具有精度高的优点。依据这一方法对金属橡胶材料进行了测试,测试结果表明我们开发的金属橡胶材料有很好的阻尼减振性能。     

波能耗散的结构阻尼损耗因子度量方法

根据波动理论,用Timoshenko梁理论在高频范围内分析能量的耗散,通过重建作为频率函数的色散关系曲线,得到动力粘弹性模量及材料的损失因子。根据动力系统的固有特征方程与材料弹性特性的关系,研究利用阻尼损耗因子定量描述在高频情况下,波在结构中传播时的能量耗散效应以及结构阻尼损耗因子的表示方法,并通过实验利用波的色散关系估计结构的动力粘弹性模量,理论分析和实验结果表明了这种方法的可行性。     

大尺寸Hopkinson压杆及其应用

本文介绍了国内最大尺寸的SHPB装置;讨论了在大尺寸SHPB装置上测量混凝土类材料动态力学性能将会出现的几个问题;采取了在入射杆的打击端加设波形整形器,在试件与杆件之间加设万向头及在试件上直接测量应变等新的实验技术及采用新的数据处理方法,提高了试验结果的精确度和可信度;简要介绍了利用ф100 SHPB装置对四种体积含量(0,2%,4%和6%)钢纤维高强混凝土进行三种应变率(10~20/s,35~45/s和75~85/s)的冲击压缩实验。实验结果表明,钢纤维高强混凝土具有较强的应变率效应,其破坏应力、峰值应变随应变率增加而显著增加,弹性模量也随应变率增加而增加。另外,钢纤维含量对混凝土具有增韧效应,随着钢纤维含量的增加,其韧性增大,脆性降低。     

增强纤维对陶瓷基摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用热压烧结法制备纤维增强陶瓷基摩擦材料,研究了钢纤维、钢纤维/莫来石纤维、莫来石纤维、钢纤维/硅酸铝纤维以及硅酸铝纤维增强陶瓷基摩擦材料的摩擦磨损特性.研究结果表明:不同纤维对陶瓷基摩擦材料摩擦系数的影响较为复杂.相比较添加单一纤维增强摩擦材料的情况,钢纤维增强的试样具有较好的耐磨性能,其次为莫来石纤维增强的试样,硅酸铝纤维增强的试样表现出最差的耐磨性能,钢纤维/莫来石纤维和钢纤维/硅酸铝纤维增强试样的磨损均低于相应的陶瓷纤维增强的试样;在高温下以莫来石纤维增强的试样,其磨损形式以磨粒磨损为主,而以硅酸铝纤维和钢纤维/硅酸铝纤维增强的试样的主要磨损形式为黏着磨损,钢纤维和钢纤维/莫来石纤维增强的试样的磨损属于磨粒磨损和黏着磨损.     

碳纤维长度与取向对纸基摩擦材料热负荷及摩擦学性能影响

采用湿法成型工艺制备了碳纤维长度为0.1~12 mm的5种碳纤维增强纸基摩擦材料.采用梯度能量试验方法测试了所制备材料承载热负荷的能力以及在各级能量负荷条件下的摩擦磨损性能.借助扫描电镜及热导率测试仪,研究了材料承载热负荷的机理.结果表明:碳纤维长度与取向对材料的热负荷及摩擦学性能有显著影响;当碳纤维长度为6 mm时,材料承载热负荷的能力最高;长度为3~12 mm的碳纤维能够在摩擦面形成稳固的框架结构,使材料在不同能量负荷条件下保持稳定的摩擦磨损性能;纤维长度对碳纤维在材料中的排列取向有直接影响,垂直于摩擦面排列的碳纤维能够显著提高材料的热导率并降低材料所承受的最大功率密度.     

火灾下混凝土结构破坏模拟的纤维梁单元模型

为分析和模拟结构构件在火灾下的失效破坏过程,本文基于建筑结构分析中常用的纤维梁单元模型,建立了钢筋混凝土梁、柱构件的火灾破坏数值模型.此模型将构件截面划分成多个纤维,从而可以模拟构件截面的不均匀温度场分布以及高温下混凝土材料的开裂、压碎和钢筋屈服等行为.并根据全拉格朗日描述方法,推导了纤维梁单元的切线刚度矩阵,建立了纤维梁单元的增量求解方程.最后,将本文模型的模拟结果和多个具体试验结果进行了分析比较,进一步验证了模型的可靠性.     

A mechanical model for predicting the long term behavior of reinforced polymer concretes

Polymer concretes represent challenging materials in the Civil Engineering field, with them being characterized by a high value of the compressive strength and ultimate compressive strain, as well as by a good chemical resistance when compared to that of traditional concretes. These innovative materials exhibit a limited value of the strength in tension and therefore need to be reinforced with either steel or FRP pultruded internal bars. Moreover, their structural performance is strongly affected by the rheological behavior of the resin as well as the internal bars, if made of FRP. In this paper, a mechanical model capable of analytically evaluating the long term behavior of reinforced polymer concrete beams is presented, which accounts for the linear viscoelastic behavior of the constituent materials.     

先张预应力CFL加固RC梁预应力损失的实验研究

由于预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土(RC)结构技术能够充分发挥其优异的力学性能而备受关注。本文以预应力碳纤维薄板(CFL)加固RC桥梁结构为研究对象,研制了采用先张法对CFL施加预应力的实验装置,提出了先张预应力CFL加固RC梁的实验方法及其预应力损失的监测方法,并在3个预应力水平下对RC梁实施了预应力CFL加固,测试和分析了CFL的预应力损失演化规律。研究结果表明,本文提出的先张预应力CFL加固RC梁以及预应力损失测试的方法是可行和有效的。     

Étude de l?adhérence des joncs et des plats composite avec le béton par flexion (beam test)

The Near Surface Mounted (NSM) technique has been used in recent years for the strengthening of reinforced concrete beams. It involves the insertion of strips or rods of polymers reinforced with carbon fiber (CFRP) in the groove made previously in the concrete cover of corresponding surfaces, filled with epoxy adhesive for fixation. In order to characterize the bond behavior of the laminate and rods to concrete, an experimental work of pullout-bending tests was carried out. The pullout force at the laminate and the slip at the free and loaded end were measured. The influences of the concrete strength, the strength of the bond, and bond length on the bonding behavior between the three materials concrete, epoxy adhesive and CFRP were analyzed.