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碳纤维增强胶合木梁弯曲性能的实验和分析研究
来源: 时间:2022-07-23

纤维增强聚合物是一种由合成纤维和树脂制成的复合材料,在增强木材构件方面引起了研究兴趣。在这项研究中,18 根胶合层压(胶合木)梁在四点弯曲载荷下进行了测试,这些梁未增强或用内部嵌入的碳纤维增强聚合物 (CFRP) 片材增强。对于增强胶合梁,实验研究了增强比、CFRP的弹性模量和CFRP布置对其弯曲性能的影响。随后,用实验结果验证了所开发的有限元模型;此外,采用考虑典型拉伸破坏模式的通用理论模型来预测增强胶合梁的抗弯能力。研究发现,与未增强胶合梁的脆性拉伸破坏相比,增强胶合梁具有相对延性的弯曲破坏。此外,胶合木最上层颗粒的抗压性能可以在碳纤维增强梁中得到充分利用。对于强化率为0.040%的梁,其抗弯能力和最大挠度分别可提高约6.51%和12.02%。实验结果与数值结果的差异以及实验结果与分析结果的差异分别在20%和10%以内。胶合木最上层颗粒的抗压性能可以在碳纤维增强梁中得到充分利用。对于强化率为0.040%的梁,其抗弯能力和最大挠度分别可提高约6.51%和12.02%。实验结果与数值结果的差异以及实验结果与分析结果的差异分别在20%和10%以内。胶合木最上层颗粒的抗压性能可以在碳纤维增强梁中得到充分利用。对于强化率为0.040%的梁,其抗弯能力和最大挠度分别可提高约6.51%和12.02%。实验结果与数值结果的差异以及实验结果与分析结果的差异分别在20%和10%以内。


胶合木结构


1) 所有弯曲梁都说明了一种脆性破坏模式,它是由纯弯曲区域中最底部的叠片断裂引起的。对于无筋梁,破坏主要是由于节的突然脆性断裂引起的,而加固梁的破坏过程较慢,在受压侧观察到裂纹扩展和起皱。

2)由于试验中CFRP片材和胶合木之间没有发生滑动破坏,PU胶被证明是制造CFRP增强胶合梁的合适粘合剂。

3) 增强梁的抗弯能力和最大挠度均随着碳纤维增强比的增加而增强,且在胶合梁中采用MOE较高的碳纤维板时,其抗弯性能可以得到更显着的提高。

4)在加筋梁中,梁的受压侧呈现非线性行为,最大压应变和拉应变的增加率分别高达57.20和29.30%。

5) 有筋和无筋胶合梁的荷载-挠度数值曲线与试验曲线吻合较好;此外,实验弯曲性能与一般理论模型得到的弯曲性能之间存在10%以内的令人满意的差异。

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结果表明,胶合木横截面受拉侧不可预测的主要断裂阻止了未增强梁的延展性行为,导致整体脆性损伤模式,而 CFRP 板的添加可以减轻由初始裂纹引起的脆性损伤。结。 例如,在 WH-1、WH-2、NH-3 和 WH+H-2 的 CFRP 增强试件中,初步裂纹最初是从没有结的区域扩展的, 如图 4C所示 .  木纤维的起皱表明,增强试样中胶合木的抗压强度比未增强试样更充分地利用。可以推断,当增加CFRP强化率时,试件的破坏模式将从脆性拉伸破坏转变为相对延性的压缩破坏。

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