GFRP复合材料板簧的试验分析_牟正明

GFRP双腹板型材主梁静力分析与静载试验

赵晶;张广友;陈云鹤

【摘要】GFRP材料有着轻质、高强、耐腐蚀等优点,工程应用前景十分广阔,但GFRP型材作为桥梁主梁的应用鲜见.通过采用当量圆模型对车辆荷载进行了简化,利用有限元软件和Tsai-Wu准则,对将GFRP型材用作桥梁主梁进行了静力分析.静力分析和静载试验的结果均表明:尽管GFRP材料弹性模量小,作为桥梁主梁刚度较小,跨中挠度值比较大,但该材料具有十分良好的弹性恢复能力,GFRP双腹板型材可满足作为轻便桥梁主梁的使用要求.

【期刊名称】《国防交通工程与技术》

【年(卷),期】2014(012)003

【总页数】5页(P20-23,28)

【关键词】GFRP型材;双腹板;静力计算;Tsai-Wu准则;静载试验

【作者】赵晶;张广友;陈云鹤

【作者单位】解放军理工大学野战工程学院,江苏南京210007;解放军理工大学野战工程学院,江苏南京210007;解放军理工大学野战工程学院,江苏南京210007

【正文语种】中文

【中图分类】TB302;U448.19

1 概述

纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer／Plastic，简称FRP）是一种新型的高性能复合材料，与普通钢筋相比具有抗腐蚀、抗疲劳、强度高、重量轻、非电磁性等优点［1］。纤维增强复合材料在国外已广泛应用于土木工程中，出现了许多新的结构形式和应用方法。它在国内土木工程中的应用尝试始于上个世纪末，目前多用于纤维混凝土和结构的补强加固［2］，复合材料作为桥梁主梁等主要承重构件的实例较少［3］。由于复合材料型材的力学性能与其它材料的力学性能存在一定的差异，复合材料型材的力学性能还在研究探索中。其中，GFRP（Glass

Fiber Reinforced Polymer／Plastic，简写为GFRP）材料由于具有明显的价格优势，可用于制造大型构件，但将GFRP材料作为桥梁的主要构件尚未得到广泛关注［4］。

复合材料振动特性的实验与数值模拟分析

第一章绪论

复合材料具有轻质、高强、高模量、抗腐蚀等优点，在航空航天、汽车、船舶、建筑、体育器材等领域得到广泛应用，其中包括结构件、薄壁器件、波纹管等。然而，复合材料的振动特性却不同于传统材料，需要更深入的实验研究和数值模拟分析。本文将介绍复合材料振动特性的实验与数值模拟分析。

第二章复合材料振动测试技术

2.1 振动测试原理

振动测试是测量物体振动响应的技术，常用于确定物体结构的共振频率、振型和各振动模态下的变形量、应力等，是评价机械结构、汽车、航空航天、电子器件等的设计和性能的重要手段。振动测试原理包括激励、传感器、信号采集、数据分析等步骤。

2.2 复合材料振动测试方法

研究复合材料的振动特性需要采用合适的测试方法，常用的测试方法包括自由振动测试、强制振动测试、谐振测试和反射测试等。对于复合材料薄壁器件和波纹管的振动测试，常采用拉普拉斯光栅干涉法或扫描电子显微镜法。

第三章复合材料振动数值模拟分析 3.1 振动数值模拟基础

振动数值模拟是运用计算机软件和数值方法，通过建立物体或结构的数学模型，求解其振动模态、振动频率、振动幅度等振动响应特性的方法。在可见光和红外成像、生物医学、机械制造、电子器件、工程结构等领域中，均有广泛应用。

3.2 复合材料振动数值模拟方法

复合材料具有不同的纤维排列方式、纤维长度和含量、界面剪切变形等特点，与传统金属材料的振动响应有明显差异。因此需要采用适合的数值模拟方法，包括有限元模拟、模态结构分析、模态振型拟合、波数域方法等。

第四章复合材料振动分析综合应用案例

4.1 复合材料杆的振动特性分析

通过实验测试和有限元数值模拟方法，分析了具有椭圆截面的复合材料杆的振动特性。将结果与传统圆形截面杆进行比较，探讨了杆截面形状对振动响应的影响。

4.2 复合材料薄壁管的振动特性分析

通过实验测试和数值模拟方法，分析了具有不同纤维层数和角度的复合材料波纹管的振动特性。将结果与传统金属波纹管进行比较，说明了材料的特性对振动响应的差异。第五章结论和展望

GFRP-混凝土组合连续板的静力性能试验研究

佟兆杰;黄侨;鲍卫刚;万世成

【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2017(045)011

【摘要】为提高钢-混凝土组合梁桥桥面板的耐久性,研究GFRP(玻璃纤维增强复合材料)-混凝土组合连续板的变形及裂缝宽度,设计了3片负弯矩区具有不同钢筋配筋率的GFRP-混凝土组合连续板,并对其进行了对称加载试验,重点考察了连续板的破坏模式、变形、裂缝宽度和应变分布等力学特性.结果表明:3片连续板均发生了弯剪破坏;破坏时板端GFRP槽形板与混凝土之间无明显滑移;随着负弯矩区配筋的增强,连续板全过程变形减小;在钢筋屈曲前,连续板正负弯矩区的应变分布基本符合平截面假定.试验研究和理论分析结果的对比表明:可以采用现行桥梁规范中考虑混凝土开裂区域刚度变化的等效刚度计算GFRP-混凝土连续板的等效刚度,并通过文中计算方法获取连续板的变形;此外可以采用现行规范JTG D62-2004中钢筋混凝土的裂缝宽度计算方法计算连续板负弯矩区的混凝土裂缝宽度.

【总页数】10页(P31-40)

【作者】佟兆杰;黄侨;鲍卫刚;万世成

【作者单位】东南大学交通学院,江苏南京211189;东南大学交通学院,江苏南京211189;中交路桥技术有限公司,北京100011;东南大学交通学院,江苏南京211189

【正文语种】中文【中图分类】U448.38

【相关文献】

1.FRP-混凝土组合桥面板单调静力性能的试验研究 [J], 古徐莉;薛伟辰

2.双跨连续GFRP-混凝土组合板的试验研究 [J], 黄辉;王文炜;戴建国

3.界面优化下的GFRP-混凝土组合桥面板静力性能试验研究 [J], 郭诗惠;蔡春声;张建仁;曾学

4.负弯矩作用下钢-混凝土组合与叠合梁静力性能试验研究 [J], 段树金;王园园;梁显;牛润明;李芳;马学振

5.GFRP-混凝土组合桥面板设计及试验研究 [J], 范海丰;刘玉擎;代亮

GFRP筋拉伸力学性能温度效应试验研究

第27卷增1 岩石力学与工程学报 Vol.27 Supp.1 2008年6月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering June，2008

收稿日期：2006–12–17；修回日期：2007–04–15 基金项目：广东省交通科技项目(2004–17) 作者简介：周继凯(1970–)，男，1993年毕业于大连理工大学土木工程系港口及航道工程专业，现为博士研究生、副教授、国家一级注册结构工程师，主要从事结构与岩土工程方面的教学与研究工作。E-mail：

hhzjk@ GFRP筋拉伸力学性能温度效应试验研究

周继凯，杜钦庆，陈诗学，马晓辉

(河海大学土木工程学院，江苏南京 210098) 摘要：玻璃纤维增强塑料(GFRP)材料的力学性能对工作环境温度很敏感，在设计时应充分考虑环境温度对此的影响。通过试验研究在不同工作环境温度(20 ℃～120 ℃)条件下GFRP筋拉伸力学性能的温度效应。加载设备采用MTS322电液伺服静动万能试验机，试验温度由环境箱进行自动控制。试验结果表明：试件在加载过程中，会因损伤而发出清脆响声，其表面出现白斑状裂纹，随荷载增加响声增大而渐密；破坏形态多为较大范围内发生片状裂开破坏，偶见某一断面断裂破坏，均为脆性破坏；GFRP筋的力学性能对环境温度非常敏感，极限抗拉强度、抗拉初始弹性模量、屈服应变和极限延伸率随着环境温度增加而下降，而抗拉屈服后弹性模量变化规律则相反；GFRP筋应力–应变曲线在20 ℃～80 ℃时为双线性，随着温度升高，其屈服点逐渐降低，在100 ℃，120 ℃时应力–应变曲线变为线性。通过试验分析，建立考虑环境温度影响的GFRP筋应力–应变关系及其相关参数同环境温度的关系；提出考虑环境温度影响的GFRP筋极限抗拉强度计算公式。试验研究成果为GFRP筋在不同环境温度条件下应用提供了科学依据。关键词：岩土力学；玻璃纤维增强塑料；拉伸试验；力学性能；温度效应中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2008)增1–2707–08 EXPERIMENTAL RESEARCH ON THERMAL EFFECT OF TENSILE

GFRP

第４４卷第５期　Ｖ＿ｏ】．４４　Ｎｏ．５　河北工业大学学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＨＥＢＥＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ　２０１５年１Ｏ月　０ｃｔｏｂｅｒ　２０１５　

文章编号：１００７－２３７３（２０１５）０５．０１１５－０４　

ＧＦＲＰ筋混凝土板正截面疲劳性能试验研究　

赵　军　，吴　浩　，孙宏贤。，张　飞　

（１．郑州大学力学与工程科学学院，河南郑州４５０００１；２．机械工业第六设计研究院有限公司，河南郑州４５０００７；３．云　南云岭高速公路交通科技有限公司，云南昆明６５００００）　

摘要通过玻璃纤维聚合物（ＧＦＲＰ）筋混凝土板的疲劳试验，分析了疲劳循环次数对ＧＦＲＰ筋混凝土板剩余承　载力、跨中挠度、ＧＦＲＰ筋应变、混凝土应变和裂缝的开展等的影响．试验结果表明，在疲劳荷载作用下，随着　疲劳循环次数的增加，疲劳上限荷载对应的试件的跨中挠度不断增大，ＧＦＲＰ筋应变和受压区混凝土应变也大幅　度增加，裂缝宽度显著变大．２００万次疲劳循环后，试件的剩余承载力约为静力荷载作用下试件承载力的６７％．　关键词板；ＧＦＲＰ筋；挠度；应变；疲劳循环次数；剩余承载力　中图分类号Ｔｕ５２８．５７２　文献标志码Ａ　

Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｆａｔｉｇｕｅ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｌａｂｓ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　

ｗｉｔｈ　ｇｌａｓｓ　ｆｉｂｅｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｐｏｌｙｍｅｒ（ＧＦＲＰ）ｂａｒｓ　

ＺＨＡＯ　Ｊｕｎ　，ＷＵ　Ｈａ０　，ＳＵＮ　Ｈｏｎｇｘｉａｎ　，ＺＨＡＮＧ　Ｆｅｉ　

（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｎａｎ　Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＳＩＰＰＲ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏ　Ｌｔｄ，Ｈｅｎａｎ　Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５０００７，Ｃｈｉｎａ；３．Ｙｕｎｎａｎ　Ｙｕｎｌｉｎｇ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｌｔｄ，Ｙｕｎｎａｎ　Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５００００，Ｃｈｉｎａ）　

GFRP—钢混合配筋混凝土板的耐久性及抗弯性能研究

李星;蔺鹏臻;孙理想;杨子江

【期刊名称】《铁道科学与工程学报》

【年(卷),期】2017(014)005

【摘要】为了研究GFRP筋—钢筋混合配筋混凝土板的耐久性及抗弯性能,以混凝土碳化深度到达钢筋表面为标志,结合钢筋表面去钝化时间最小均值计算公式,对比分析6组不同配筋布置的GFRP筋—钢筋混合配筋混凝土板的耐久性.推导GFRP筋—钢筋混合配筋混凝土板适筋破坏的正截面受弯承载力计算公式,利用推导的受弯承载力计算公式对7组具有相同整体配筋率、不同GFRP筋与钢筋面积比的混合配筋板的抗弯承载力进行计算.研究结果表明:GFRP筋与钢筋合理混合布置,可较大程度地提高混凝土结构的耐久性和抗弯承载力.将钢筋布置于远离迎风面、角区的中间位置时,构件耐久寿命比传统的截面单一钢筋配筋方式延长1.19倍,耐久性达到最佳效果;随GFRP筋与钢筋面积比的增加,构件抗弯承载力提高的百分比最大可达到52.7%,且抗弯承载力随面积比的增加而增大.

【总页数】7页(P997-1003)

【作者】李星;蔺鹏臻;孙理想;杨子江

【作者单位】兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州730070;兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州730070;兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州730070;兰州交通大学土木工程学院,甘肃兰州730070

【正文语种】中文【中图分类】TU375.4

【相关文献】

1.GFRP筋混凝土板抗弯性能试验研究 [J], 杨灵洁

2.长期腐蚀环境影响下GFRP-钢混合配筋混凝土构件的抗弯性能研究 [J], 李星;杨子江;孙理想;蔺鹏臻

3.GFRP筋混凝土板抗弯性能研究 [J], 董家治;韩猛猛;任一哲;崔贤

4.GFRP筋混凝土板抗弯性能试验研究 [J], 孙理想;杨子江;蔺鹏臻

5.钢-GFRP混合配筋混凝土梁抗弯承载力计算 [J], 屈文俊;陈道普;黄海群

GFRP复合三明治板在高速弹体冲击下的弹道极限预测

李思宇;李晓彬;赵鹏铎;高松林

【摘要】研究了玻璃纤维复合三明治板在圆柱形平头弹体打击下的预测弹道极限的理论预测方法.建立了玻璃纤维复合三明治板的三阶段侵彻模型,包括侵彻面板阶段、侵彻复合材料夹芯层阶段和侵彻内板阶段.基于高速弹体侵彻下靶板的局部变形假设建立了理论关系,将弹体侵彻复合材料夹心层时视为刚体处理,面板和背板的侵彻阶段考虑了弹体的墩粗效应和靶板的绝热剪切效应.基于能量平衡原理,推导了复合材料三明治板的弹道极限,并将理论计算结果与实验结果进行对比和分析,研究了不同侵彻速度、弹体质量和夹心层厚度对弹道极限的影响.结果表明,理论计算结果与实验结果具有较好的一致性.%In the present study,analytical solutions

were presented for the prediction of the penetration and perforation of

composite glass fiber-reinforced plastic (GFRP) sandwich panels struck

normally by flat-nosed cylindrical projectiles over a wide range of

impacting velocities,projectile mass and core thickness.The analysis model

involved a three-stage perforation process including perforation of the

front steel skin,the GFRP core,and the back steel skin.The formulation were

based on assumptions that the deformations of steel skins are localized

GFRP-珊瑚礁混凝土柱偏心受压承载性能及弯曲延性分析

第42卷第7期2023年7月硅　酸　盐　通　报BULLETINOFTHECHINESECERAMICSOCIETYVol.42　No.7July,2023

GFRP-珊瑚礁混凝土柱偏心受压承载性能

及弯曲延性分析

关纪文1,陈　华1,常　萍1,梁庆文1,但　宇1,杨汉宁1,陈红梅2

(1.南宁学院土木与建筑工程学院,南宁　530200;2.桂林理工大学南宁分校土木与测绘工程系,崇左　532100)

摘要:为研究偏心距、配箍率对玻璃纤维复合材料(GFRP)筋珊瑚礁混凝土柱偏心受压承载性能和弯曲延性的影

响,对5根珊瑚礁混凝土柱进行偏心受压试验,研究偏心距对试件承载性能、GFRP纵筋应变、混凝土应变、竖向位

移及柱中挠度的影响。基于上述5组偏心距,采用ANSYS软件建立15根珊瑚礁混凝土柱模型,即每组偏心距下分

别设计0.375%(箍筋间距分别为100、75、50mm,下同)、0.500%、0.750%三种配箍率构件。最后,提出构件弯曲

延性、截面曲率的计算方法。结果表明:随着偏心距增加,构件的承载力减小,受压侧GFRP纵筋应变增长速度减

小;配箍率的增加不仅提高了试件承载力,同时减小了柱中挠度。构件承载力及弯曲延性的理论计算值同ANSYS

软件模拟结果吻合良好。

关键词:GFRP筋;珊瑚礁混凝土;偏心受压;配箍率;承载性能;弯曲延性;截面曲率

中图分类号:TU377.9 文献标志码:A 文章编号:1001-1625(2023)07-2409-10

AnalysisonBearingCapacityandBendingDuctilityofGFRP-Coral

ConcreteColumnsunderEccentricCompression

GUANJiwen1,CHENHua1,CHANGPing1,LIANGQingwen1,DANYu1,

YANGHanning1,CHENHongmei2

(1.CollegeofArchitectureandCivilEngineering,NanningUniversity,Nanning530200,China;

汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试

1 / 2

汽车复合材料板弹簧的有限元分析及性能测试

目前，全球的能源紧急、环境污染等问题，迫使人们想方设法来实现车辆的轻质化以削减油耗、爱护环境。钢板弹簧作为汽车悬架系统的一部分，其在车体自重中所占比例约为1/15~1/10，假如使用复合材料，其质量可减轻60%~70%。此外，复合材料的模量小、比重轻、比强度高、抗疲惫性能好，可提高驾驶的舒适性、稳定性及耐用性。于1981年利用缠绕技术胜利制备出了玻纤复合材料板弹簧;英国GKN公司生产的复合材料板弹簧也已胜利实现了产业化;德、日、法等国也都对复合材料板弹簧开展了大量的基础性讨论工作。目前，我国还没有关于汽车复合材料板弹簧产业化的相关报道，关于汽车复合材料板弹簧的讨论还处于初步的探究与试验阶段。如，郭红等人讨论了钢板簧片中夹芯复合材料后组成的板弹簧的结构性能;赵洪斌等人从原材料、成型工艺等方面对复合材料板弹簧的制作进行了介绍。现有讨论针对所设计的某型汽车复合材料板弹簧，利用ABAQUS有限元软件对其在预设静载工况下的应力状态进行了分析，计算了其刚度系数和最大承载力;同时，针对制备出的复合材料板弹簧样品进行了试验测试，得到了其实测的静态刚度和最大承载力。通过对比发觉，有限元计算结果与试验测试结果吻合较好，该复合材料板弹簧的主要性能指标达到了设计要求。

针对设计的某型汽车复合材料板弹簧进行了有限元分析，得到了 2 / 2

其在预设载荷工况下的应力状态，对比复合材料的压缩强度值得到其平安系数为3.4;计算得到复合材料板弹簧的刚度系数为157.2N/mm，其最大承载力为35kN。同时，对采纳模压工艺制备出的复合材料板弹簧样品进行了静态刚度和最大承载力试验测试，其值分别为154.46N/mm和34566N，与有限元计算的结果相比，其偏差分别为1.7%和1.8%，可知理论计算与试验结果吻合较好，表明该复合材料板弹簧的主要性能达到设计要求。该复合材料板弹簧的质量为5.792kg，与钢板弹簧质量(16kg)相比减重达63%以上，可实现车辆的轻质化。

重型牵引车复合材料板簧的开发与验证

２０１５年（第３７卷）第１０期　汽车工程　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　

２０１５２０８　

重型牵引车复合材料板簧的开发与验证　

杨　昂，孙　营，吴晓明，司先军，司立新，丁冉冉，胡　娟　

（集瑞联合重工有限公司汽车工程研究院，芜湖２４１０８０）　

［摘要］基于集瑞某款轻量化牵引车的复合材料板簧（ＦＲＰ）开发工作，分别从结构设计、性能计算、ＣＡＥ分　析、零部件试验和整车搭载试验等方面介绍了该车复合材料板簧的开发和验证过程。试验数据表明：同等刚度条件　

下，复合材料板簧的质量比传统钢板弹簧减轻６０％以上，疲劳寿命提高２倍以上，达到了新产品开发的预期目标。　

关键词：复合材料；板簧；设计验证；轻量化　

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｌｅａｆ　Ｓｐｒｉｎｇ　ｆｏｒ　ａ　Ｈｅａｖｙ　Ｔｒａｃｔｏｒ　

Ｙａｎｇ　Ａｎｇ，Ｓｕｎ　Ｙｉｎｇ，Ｗｕ　Ｘｉａｏｍｉｎｇ，Ｓｉ　Ｘｉａｎｊａｎ，Ｓｉ　Ｌｉｘｉｎ，Ｄｉｎｇ　Ｒａｎｒａｎ＆Ｈｕ　Ｊｕａｎ　ＡＥＲＩ，Ｃ＆Ｃ　Ｔｒｕｃｋｓ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈｕ　２４１０８０　

［Ａｂｓｔｒａｃｔ］　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｗｏｒｋ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ（ＦＲＰ）ｌｅａｆ　ｓｐｒｉｎｇ　ｏｆ　ａ　Ｊｉｒｕｉ　ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ　ｔｒａｃｔｏｒ，　

ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅｓｉｇｎ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　

ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ＣＡＥ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｑｕａｌ　