Abstract ：

传统纤维网格增强水泥基复合材料以脆性材料为基体,开裂后裂缝宽度较大导致FRP网格强度无法充分发挥。为解决该问题,使用高延性水泥基复合材料(ECC)作为水泥基替代脆性材料,与FRP网格结合制备出适用于新土木的新型轻质高强材料纤维网格增强水泥基复合材料(FRCM),并通过对FRCM复合板进行单轴拉伸试验研究FRP类型及层数对纤维网格增强水泥基复合材料力学性能影响机制及其与ECC材料协同受力变形的能力。设计2种不同类型纤维网格(碳纤维CFRP与玄武岩纤维BFRP)增强的ECC复合材料拉伸试验,2种试验均考虑FRP网格层数和基体厚度对复合材料性能的影响。基于FRP网格和ECC材料本身的变形特点,探究FRP类型、层数和基体厚度对复合材料破坏模式、初始弹性模量、应变硬化模量、开裂应力、峰值应力和应变的影响规律。结果表明:1)在试验工况下,随着网格层数从1层增加到6层,试件的抗拉强度均表现出先增大后减小的特性,在配置5层网格时强度最高; 2)基体厚度对试件弹性阶段的力学行为影响较小,但对应变硬化阶段的模量和峰值强度影响较大; 3)2种FRP网格的强度和伸长率不同,且与短纤维的协同工作性能也存在差异,导致CFRP-ECC和BFRP-ECC复合材料的拉伸性能存在较大差异。

Keyword ：

水泥基复合材料 FRP网格 变形行为 单轴拉伸试验 强度特性

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本发明提供了拉‑压作用下同时发生膨胀或收缩变形的点阵材料，首先通过在结构中设计接触的方式使结构响应形式随外力作用方向发生转换，再利用S形肋板和直肋板的刚度差形成了两类在特定方向上单轴拉伸或压缩下均可以发生横向膨胀或者收缩变形的点阵材料，同时在其正交方向上，这两类点阵材料又可同时发生收缩或者膨胀变形，呈现相反变形的特点。本发明的结构和材料可作为特定功能材料，在传感，吸能减震，波传播和机械逻辑控制等领域具有应用前景。

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To investigate the mechanical properties of basalt fiber reinforced foam concrete, the quasi-static tensile and compressive tests were carried out on the prepared 52 groups of specimens, and the effects of basalt fiber volume fraction and fiber length on the tensile and compressive properties of specimens with different densities were experimentally studied. The test results show that the basalt fiber could significantly improve the tensile peak stress (maximum improvement of 737%) and peak strain (maximum improvement of 833%) of specimens. Due to the appearance of pseudo strain hardening phenomenon, the basalt fiber could effectively improve the tensile failure mode of the medium and high density specimens, so as to improve the tensile bearing capacity and deformation ability of specimens. It is found that tensile peak stress and peak strain increase with increasing the fiber volume fraction, and increase first and then decrease with increasing the fiber length. Furthermore, basalt fiber could change the compression failure mode of specimens with the observed trend from longitudinal splitting failure to oblique shear failure and transverse crushing failure, resulting in significant improvement of the compressive bearing capacity and energy absorption ability of low and medium density specimens. In addition, it is observed that increasing the fiber volume content will lead to an increase in the energy absorption (maximum improvement of 328%) of the specimen, which increases first and then decreases with increasing the fiber length. © 2023 Beijing University of Aeronautics and Astronautics (BUAA). All rights reserved.

Keyword ：

uniaxial tension basalt fiber reinforced foam concrete strain hardening quasi-static compression energy absorption

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为研究玄武岩纤维增强泡沫混凝土的力学性能,共设计了52组试件,讨论了玄武岩纤维体积掺量和纤维长度对各密度试件的拉伸和压缩性能的影响.结果表明:玄武岩纤维可显著提高试件的抗拉峰值应力(最大提升达到737％)和峰值应变(最大提升达到833％),可有效改善中高密度试件的受拉失效模式,使其出现伪应变硬化现象,提升了试件的抗拉承载能力和变形能力.试件抗拉峰值应力和峰值应变随纤维体积掺量增大而增大,随纤维长度增长先增大后降低;另一方面,玄武岩纤维能改变试件的受压破坏模式,使其从纵向劈裂破坏转变为斜向剪切破坏和横向压溃破坏,显著提高了中低密度试件的抗压承载力和吸能能力(最大提升达到328％).试件的吸能能力随纤维体积掺量增大而增强,随纤维长度增长先提升后降低.

Keyword ：

应变硬化 能量吸收 准静态压缩 玄武岩纤维泡沫混凝土 单轴拉伸

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环氧玻璃纤维是由玻璃纤维和环氧树脂组合而成,这种材料适用于机械、电器及电子结构零部件的修复。研究环氧玻璃纤维复合材料的力学性能,利用Abaqus和Digimat对环氧玻璃纤维复合材料的单元体进行有限元分析,研究填料的体积占比对复合材料力学性能的影响。

Keyword ：

玻璃纤维 复合材料 有限元分析 环氧树脂

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对强度等级为P5、P6、P7、P8、P9的膜材进行正向搭接热合，热合宽度根据母材的强度等级进行确定，从30mm至90mm不等，然后对其进行单轴拉伸试验。分析各个热合节点的破坏模式以及产生这种现象的原因，以及焊缝的力学性能。并对试验数据进行误差分析，区间估计，假设检验等数据处理与分析。通过分析试验现象，总结出正向搭接热合节点主要有三种破坏模式，分别为热合缝滑移，涂层剥离、热合缝滑移，热合接头边缘撕裂、热合接头边缘撕裂，母材纱线受拉拔出。同时也得到了正向搭接热合节点的极限抗拉强度标准值。给出不同强度等级膜材热合节点的建议热合宽度。建议在膜结构中，对于P5膜材，采用50mm的热合节点，对于P6膜材，采用55mm的热合节点，对于P7膜材，采用60mm的热合节点。对于P8和P9的膜材，采用80mm的热合节点。

Keyword ：

极限抗拉强度 热合缝 PVDF 弹性模量 试验 PVC 高强膜材

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对强度等级为P5、P6、P7、P8、P9的膜材进行正向搭接热合,热合宽度根据母材的强度等级进行确定,从30mm至90mm不等,然后对其进行单轴拉伸试验。分析各个热合节点的破坏模式以及产生这种现象的原因,以及焊缝的力学性能。并对试验数据进行误差分析,区间估计,假设检验等数据处理与分析。通过分析试验现象,总结出正向搭接热合节点主要有三种破坏模式,分别为热合缝滑移,涂层剥离、热合缝滑移,热合接头边缘撕裂、热合接头边缘撕裂,母材纱线受拉拔出。同时也得到了正向搭接热合节点的极限抗拉强度标准值。给出不同强度等级膜材热合节点的建议热合宽度。建议在膜结构中,对于P5膜材,采用50mm的热合节点,对于P6膜材,采用55mm的热合节点,对于P7膜材,采用60mm的热合节点。对于P8和P9的膜材,采用80mm的热合节点。

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高强膜材 热合缝 弹性模量 试验 极限抗拉强度 PVC PVDF

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为了确定钢-橡胶辊挤压对滚过程中橡胶层的动态特性,对橡胶材料进行单轴拉伸和动态机械分析(dynamic mechanical analysis,DMA)实验,对实验数据进行拟合分析,叠加三参数 Mooney-Rivlin超弹模型和 5 阶Prony级数形式广义Maxwell黏弹模型建立橡胶材料的超弹-黏弹本构模型.通过有限元仿真得到动态加载下橡胶层的力-位移滞回曲线,并计算分析不同载荷、转速、橡胶硬度和橡胶层厚度下的橡胶层动刚度和等效阻尼比.分析结果表明,橡胶层动刚度随着载荷、转速和橡胶硬度增加而增加,随着橡胶层厚度增加而减小.等效阻尼比随着载荷和层厚增加而增加,随着转速和橡胶硬度增加而减小.橡胶硬度和橡胶层厚度对橡胶层的动刚度和等效阻尼比有显著影响,在设计过程中需要重点考虑.

Keyword ：

动态机械分析(DMA)实验 单轴拉伸实验 动刚度 橡胶 等效阻尼比 橡胶超弹-黏弹模型

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为掌握玻璃纤维网格增强砂浆薄板单轴拉伸力学特性，试验共设计两组玻璃纤维网格增强砂浆薄板的受拉试件，一组采用普通砂浆基体，另外一组采用环氧砂浆基体，两组均含有不同层数的玻璃纤维网格。试验参数为纤维网格层数、砂浆种类及龄期。通过对玻璃纤维网格增强砂浆薄板进行拉伸试验，观察破坏过程和破坏形态，研究试验参数变化对板拉伸力学性能的影响。试验结果表明：玻璃纤维网格可有效提高试件的承载力及变形能力，网格层数为1、2、3、4层的普通砂浆试件的峰值荷载较未配置纤维网格试件分别提高16%、107%、203%和348%,网格层数为1、2、3、4层的环氧砂浆试件的峰值荷载较未配置纤维网格试件分别提高41%、50%、1...

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龄期 拉伸性能 复合材料 玻璃纤维 纤维利用率

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利用ABAQUS软件开展卸荷角对斯特封密封性能影响的有限元仿真分析.基于单轴拉伸压缩试验获取橡胶和塑料材料应力-应变曲线定义材料属性,通过建立初步接触、过盈装配、流体压力直接加载3个分析步模拟斯特封真实工作状况,分别得出不同流体压力载荷下有、无卸荷角斯特封的应力应变云图、密封面接触压力分布图等,并计算出抱轴力、摩擦力等密封性能参数,研究卸荷角的影响规律.结果表明:卸荷角的存在会明显改善斯特封塑料环的变形状态,使其腰部不会发生向内凹陷的现象,而是一种向卸荷角方向的倾斜;卸荷角的存在还会使斯特封所受摩擦力变小,对改善密封性能、减少机械损耗,延长使用寿命起到了积极作用.

Keyword ：

斯特封 往复密封 卸荷角 密封性能 摩擦力

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