碳纤维增强复合材料反射镜的刚度分析

用有限元法对层合板结构和蜂窝夹层结构的两种复合材料反射镜的刚度进行分析计算,分析是以Ex1522环氧树脂为基体,M60J碳为增强材料的平面反射镜为例进行的,分析包括不同铺层取向、顺序的层合板反射镜自重下的镜面变形;对蜂窝夹层结构反射镜,分别比较了以芳纶纸、玻璃布、耐久铝三种夹层材料的反射镜刚度,对比了碳纤维复合材料、铍金属、微晶玻璃为面板材料的反射镜刚度,讨论了不同蜂窝单元结构形状对反射镜刚度的影响.分析表明,对于以Ex1522环氧树脂为基体,M60J碳为增强材料的平面复合材料反射镜,要使其具有相对稳定的面形,应采用单元形状为正三角形铝蜂窝,前后面板各为12层;90/45/0/－45］3层合板的夹层结构.     

A study on the compression sensibility and mechanical model of carbon fiber reinforced cement smart material

Under low compressive stress, carbon fiber reinforced cement (CFRC) exhibits the compressive sensibility for its inner deformation. The curve measured in the course of specimen suddenly loaded by a constant load and unloaded suddenly exhibits the variation of resistivity with time, and the curves measured under cyclic loads exhibits the variation of resistivity with cyclic stresses. Based on the results of experiment, the tunnel conduction effect and the structure of hardened cement paste, a mechanical model for CFRC is proposed and the rules of deformation when the specimen is loaded constantly or cyclically are also inferred. These rules can well explain the mechanism of CFRC' s compressive sensibility.Financed by National Natural Science Foundation of China Key Project No. 59432061.     

激光辐照下预加载CFRC层合板断裂行为实验研究

针对激光与机械载荷联合作用下碳纤维/环氧树脂增强复合材料（CFRC）层合板失效时间的预测需求,实验研究了不同激光功率密度（70～210 W/cm2）、不同预应力水平（拉伸强度的50%和70%）、不同光斑尺寸（拉伸试件宽度的70%和100%）下2 mm厚层合板的失效机理,获取了不同影响因素对断裂时间的影响规律。结果表明:预加载层合板失效机制为迎光面环氧树脂基底材料热解、纤维氧化断裂,背光面剩余结构偏脆性断裂;在预应力一定条件下,试件断裂时间与辐照激光功率密度成指数规律;预应力水平对断裂时间影响显著。     

利用CFRC压敏性监测钢筋锈蚀的模拟实验研究

碳纤维增强水泥(CFRC)有很高的应变敏感性,在钢筋外均匀地包裹一层CFRC,并埋入普通混凝土中,当钢筋锈蚀体积膨胀时,对CFRC来讲,就如受有内压的圆筒埋入无限大弹性体中。通过监测CFRC的电阻变化可了解钢筋的锈蚀及其发展。据此,将CFRC制成内径为16mm壁厚为10mm的圆筒(包括内、外电极),24小时候后脱模并埋入边长为150mm的立方块中,再过24小时候后脱模并养护,28天后测试。根据钢筋锈胀的机理利用静态爆破剂的膨胀性和时效性来快速模拟钢筋锈蚀所产生的膨胀效应,采用静态爆破剂模拟钢筋的锈蚀产物,通过爆破剂的膨胀模拟锈蚀产物的体积膨胀作用,通过爆破剂的膨胀力的增大过程模拟钢筋锈蚀的发展过程。实验表明:利用CFRC包裹钢筋来监测钢筋锈蚀的方法灵敏度高,且可以进行定量估算。     

碳纤维混凝土受弯断面的数字重构与断裂能计算

断裂能是定量表征混凝土断裂韧性的重要指标,但其实验结果显著依赖于混凝土试件断面面积评价方法的有效性和准确性。因测定困难,通常情况下只能由截面面积代替,造成断裂能计算结果存在较大误差。本文以碳纤维混凝土为研究对象,采用数字处理技术对混凝土断面形貌进行量化分析、重构,结合分形计算方法得到混凝土的真实断面面积,并将其用于碳纤维混凝土的断裂能计算,分析讨论了纤维掺量和长度对混凝土断裂能的影响规律。实验结果表明:碳纤维的引入显著提高了混凝土断面的粗糙度,表现为断裂面分形维度的明显提高,实际断面面积随之增大,以此为依据计算出的混凝土断裂能及其增益比随碳纤维掺量和长度的变化规律与韧度系数测试数据(按ASTM C1018)的一致性良好。