FRP-钢复合管混凝土轴压短柱试验及应用研究

进行4个不同纤维类型和层数的圆形FRP-钢复合管混凝土短柱和1个对比短柱的轴压试验研究。试验研究结果表明：FRP-钢复合管混凝土的破坏过程基本都从试件中部开始发生FRP断裂，FRP逐渐丧失对钢管的约束力，在FRP断裂后构件保持一定的残余承载力，随着FRP的层数增加，极限荷载随之增加，在相同FRP层数的情况下，CFRP-钢复合管试件和BFRP-钢复合管试件对比，CFRP-钢复合管试件的混凝土峰值荷载较大，后者的延性提高效果明显，同时介绍FRP-钢复合管混凝土桥墩在试点工程中的应用情况。     

木材裂纹尖端应力场的有限元分析和开裂方向预测

以鱼鳞云杉木材三点弯曲试件为例,应用ABAQUS有限元软件分析裂纹体与木材顺纹向倾角分别为90°,60°,30°,0°时的应力场,并采用"切向比正应力准则"对裂纹的启始开裂方向进行预测.结果表明:1)以裂尖为中心作径向平面,4种裂纹体试件的最大Mises应力所在的径向线均沿着木材的顺纹理方向;2)在除去裂尖奇异点以外的一个较大区域中,垂直裂纹表面的拉应力σY和平行裂纹表面的拉应力σX的比值σY/σX几乎是一个常数,在1～5之间;3)无论初始裂纹与木材顺纹向的夹角如何,其裂尖处的切向比正应力(R)均在顺纹方向上最大,理论预测和试验结果均表明裂纹将折向顺纹方向启裂.最后讨论木细胞间的低界面强度对木材的增韧作用.     

含LT型裂纹木梁起裂载荷确定方法的试验研究

木材裂纹萌生的准确判定对木材损伤断裂的评估具有重要的意义,起裂载荷是标定裂纹萌生的关键参数。本试验以杉木为研究对象,利用声发射技术(AE)、数字图像相关法(DIC)和电测法(EM),对含LT型裂纹木梁的损伤断裂特性进行了试验研究。通过研究木梁在加载过程中声发射参数变化规律以及裂尖区域的表面应变信息的演变,分析木梁裂纹萌生规律并确定起裂载荷Pini。结果表明:声发射累计振铃计数、幅度可有效反映木梁内部损伤的产生和演化,利用声发射参数的变化规律能准确确定含LT型裂纹木梁的起裂载荷Pini;数字图像相关法、电测法可以实时监测木梁表面裂缝尖端区域的应变变化,根据应变演变特征可以有效监测木梁表面裂纹的萌生和扩展。声发射技术、数字图像相关法、电测法在确定木梁起裂载荷Pini方面有较好的适用性,所确定的起裂载荷大小为:电测法>数字图像相关法>声发射。试验结果为研究监测含LT型裂纹木材裂纹萌生的试验方法提供了依据,应用时可结合实际工况选择合适的测量方法。     

木材抗剪强度与分形维数的关系及断口特征

【目的】研究木材剪切断口的断裂特征、断裂方向和分形曲线特征,计算剪切断口的分形维数;测量木材抗剪强度,利用线性回归探讨木材横向、纵向抗剪强度与分形维数的关系。【方法】以生长在黑龙江的杉松、银白杨、樟子松、白桦和紫椴为试验树种,根据纤维板生产和《造纸木片》( GB/T 7909—1999)对木片原料的尺寸要求,按照《木材物理力学试材锯解及试样截取方法》( GB/T 1929—2009),制作5种树种的剪切试验试件。通过剪切试验,采集木材断口形貌特征,获得断口分形曲线,测量木材断裂时所需的力。【结果】横向剪切试件时,无论试件是否软化,都沿剪切方向呈曲线断裂,断裂面高低不平;未软化的针叶材以弯曲较大的曲线断裂,阔叶材以弯曲不大、稍平直的曲线断裂,断裂表面相对平滑一点;软化后的针叶材以弯曲不大的曲线断裂,阔叶材以弯曲稍大的曲线断裂,个别伴有撕裂痕迹。软化后纵向剪切试件时,试件沿剪切方向呈直线断裂;针叶材、阔叶材的断裂特征差异不明显。横向剪切试件断口分形曲线呈细小的锯齿状或“Z字状”,软化后试件剪切断口分形曲线比未软化的略显复杂;软化后试件纵向剪切断口的分形曲线没有软化前、后横向剪切断口的分形曲线复杂。5种试验试件剪切断口的分形维数在2.047～2.133之间。软化后试件横向抗剪强度最低,纵向抗剪强度大于未软化试件横向剪切强度。【结论】各树种试件软化后的纵向抗剪强度与其断口分形维数之间存在着正相关关系,但相关性并不显著;横向抗剪强度与断口分形维数之间线性正相关。软化后试件横向抗剪强度最低,此情况下剪切木材最易断裂,因此建议在研磨解离木片时,应使原料软化,沿着横向剪切,这样消耗能量较小。     

博白大果油茶木材干燥特性及干燥基准研究

以16年生博白大果油茶(Camellia gigantocarpa)人工林木材为材料,采用百度试验法研究其干燥特性,并编制干燥基准,以期为大果油茶木材的利用提供参考.结果表明,木材初期开裂等级为1级,主要为端裂;干燥结束后,部分试件出现内裂,等级为2级;平均截面变形值为2.81 mm,等级为4级;平均扭曲值为6.0 m...     

人工林樟树木材干燥特性的初步研究

以15年生人工林樟树(Cinnamomum camphora)木材为研究对象,采用百度试验法研究樟树木材干燥特性,试验发现:人工林樟树木材初期开裂等级为2级,主要为端裂和端表裂,干燥结束后部分试件出现内裂,内裂为2级;截面变形弦切板平均为0.53 mm,径切板为0.26 mm,中心板为0.91 mm,等级为2级;扭曲值弦切板平均为3.2 mm,最大值6 mm,径切板为2 mm,等级为3级;含水率从30%干燥至5%,弦切板、径切板、中心板的平均干燥速度分别为1.9%/h、1.04%/h、1.25%/h;径切板、中心板的干燥速度比弦切板要慢很多,在窑干时应将板材分类干燥。研究结果表明:人工林樟树木材属于易干木材,少裂。根据百度试验缺陷等级以及干燥缺陷对应的干燥条件拟定了初步的干燥基准,可用于木材加工企业干燥人工林樟树木材参考使用。     

纤维素纳米纤维增强增韧酚醛树脂及其竹材胶合界面性能研究北大核心

针对酚醛树脂胶黏剂固化后脆性大,极易在竹材-树脂胶合界面形成应力集中,进而导致竹材胶合界面开裂问题,以纤维素纳米纤丝(CNF)和纤维素纳米晶须(CNW)为填料,通过用量的调控,以增韧酚醛(PF)树脂,改善竹材胶合界面性能,进而提高界面胶接强度。采用差示扫描量热仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段对改性前后酚醛树脂的性能和微观结构进行表征,并对竹胶合试件进行了胶合强度测试和胶合界面破坏形貌观察。结果表明:添加CNF和CNW虽不参与酚醛树脂胶黏剂固化过程,但对固化行为有一定影响,且对酚醛树脂有良好的增韧效果,进而能有效提高PF树脂与竹材界面胶接强度。当添加酚醛树脂胶黏剂固体含量0.5 wt%的CNF时,改性效果最优,PF树脂胶接试件的干、湿强度达到最大值,分别为13.56 MPa和7.61 MPa。本研究所采用的方法可有效改善竹材胶合制品界面性能,防止竹材胶合界面开裂,为提高竹材耐久性、拓展其应用范围提供良好的思路和借鉴。     

层状木材陶瓷的制备及表征

用山毛榉薄木/酚醛树脂(PF)复合材料在常压下密闭隔氧烧结制备具有层状结构的木材陶瓷.用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射仪(XRD)对试件的结构和物相进行研究.SEM分析显示:木材陶瓷具有清晰的层状结构,保留了木材作为生物模板的天然特征.XRD的研究结果表明:提高烧结温度在改善木材陶瓷可石墨化程度的同时还能提高其纯度.烧结温度和树脂含量对层状木材陶瓷的力学性能和孔隙结构具有双重作用:抗弯强度在800℃之前迅速增加,在1 200℃附近出现转折点;表观密度呈现出与此基本相同的现象;真密度随着烧结温度和树脂含量的增加而增加.层状木材陶瓷的断裂韧性为0.8～1.2 MPa·m1/2,是采用常规方法制备的木材陶瓷的2倍多,且层状结构能够提高裂纹的扩展容限,避免破坏过程中的灾难性断裂.     

木节对齿板连接板齿承载力的影响

选用北美二级带节SPF规格材和国产齿板,在荷载平行于木纹及齿板主轴(一字型试件)和垂直于木纹但平行于齿板主轴(丁字型试件)两种条件下,测试齿板连接受拉时板齿的承载力,分析木材活节和死节对板齿承载力的影响.研究表明,活节对板齿承载力有提高作用;在无效齿数量比例大于11％时,死节会降低一字型试件的板齿承载力;而无效齿比例超过15％时,死节丁字型试件的板齿承载力亦降低.     

不同肉桂品种光合能力差异分析

以东兴桂(Cinnamomum cassia)、西江桂(Cinnamomum cassia)、清化桂(Cinnamomum cassia var.macrophyll)3个不同品种肉桂为试验材料,使用Li6400便携式光合作用仪测定分析了光合生理指标光合速率(Pn)、胞间CO_2(C_i)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)及水分利用率(R_(WUE))对光辐射梯度的响应变化;并且比较了光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)、最大净光合速率(P_(max))、表观量子效率(α)和暗呼吸速率(R_d)等光合特征参数。结果表明,3个品种的P_(max)均小于10.0μmol/(m~2·s),LSP小于或接近600.0μmol/(m~2·s).西江桂的LCP、LSP最小,表明西江桂耐弱光,但不耐强光。清化桂的P_(max)仅次于西江桂,LCP居中,LSP则最大,表明清化桂适应光环境的范围最广,且较耐强光。东兴桂的P_(max)最小,LCP最大,LSP居中,表明东兴桂耐弱光的能力最差,耐强光能力居中。通过比较不同肉桂品种的光合能力差异,发现西江桂比较耐弱光,更适合复层林经营或选择阴坡或半阴坡造林。     

杂种马褂木造林试验初报

对福建省仙游山地丘陵区种植的杂种马褂木早期生长适应性进行调查研究,结果表明:杂种马褂木在仙游山地丘陵区生长良好,造林成活率达95%以上;4年生(不含苗龄,下同)杂种马褂木人工林平均树高、胸径和林分蓄积量分别为4.63m、6.53cm和13.5405m^3·hm^(-2);与同龄的湿地松和杉木生长量相比,杂种马褂木生长量表现较好,平均树高年生长量、胸径年生长量和单株立木材积分别是湿地松和杉木的1.08~1.23倍、1.08~1.26倍、1.02~1.52倍;3个试验点的杂种马褂木年均林分蓄积量生长量(3.5036m^3·hm^(-2)·a^(-1))高于湿地松(2.6556m^3·hm^(-2)·a^(-1)),与杉木(3.6850m^3·hm^(-2)·a^(-1))相当,说明杂种马褂木在仙游县山地丘陵区早期生长迅速,是该地区理想的造林树种。     

木材损伤断裂过程的声发射特性与Felicity效应

以2种针叶材、2种阔叶材为试材,研究无缺陷试件和含横纹裂纹试件在弯曲破坏过程中材料内部微结构演化的声发射特性,并利用声发射特征参数对几种损伤类型进行辨识.结果表明:1)无缺陷试件在加载初期声发射事件发展较为缓慢,且出现的主要是一些低振幅的AE信号,而大量高振幅AE信号出现在峰值载荷附近及韧性断裂阶段;2)利用声发射监测含裂纹试件在三点弯曲载荷下的损伤并断裂全过程,可以明显地识别裂纹尖端启裂和扩展的不同阶段;3)声发射信号的特征与损伤模式有关,胞壁断裂对应的AE特征为高幅值、高能量及长持续时间,而胞壁界面损伤与层裂损伤和细胞屈服与压溃损伤对应的AE特征为低幅度、低能量及短持续时间;4)木试件在低载荷水平下呈现Kaiser效应,而在高载荷水平下呈现Felicity效应,应用Felicity比能够较好地反映木结构的损伤程度.     

不同品系美国黑核桃木材物理力学性质的差异

【目的】研究对比不同品系核桃木材之间物理力学性质的差异,为木材的合理利用及优质木材的定向培育提供参考。【方法】以采自河南省洛阳市洛宁县东关村的23年生美国黑核桃比尔、拉兹、皮纳、哈尔、莎切尔、北加州、奇异、大果、帕米尔20号和奥奇1号共10个品系的木材为研究对象,按照国家标准测量其气干密度、全干密度、气干干缩率、全干干缩率、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、硬度(径面硬度、端面硬度和弦面硬度)10个性状,运用Excel,SPSS Statistics,Origin 7.5等软件进行不同品系间的数据统计、方差分析及绘图比较。【结果】10个品系美国黑核桃木材的气干密度、全干密度、气干差异干缩、全干差异干缩、顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量、硬度(径面硬度、端面硬度和弦面硬度)的测量值范围分别为0.613～0.754 g·cm~(-3),0.575～0.708 g·cm~(-3),1.4～1.8,1.5～2.4,30.8～37.1 MPa,86.5～123.7 MPa,9.63～16.13 GPa,4 880～7 120 N,5 720～8 030 N,4 920～7 270 N;相应最大值分别为哈尔(0.754 g·cm~(-3))、哈尔(0.708 g·cm~(-3))、北加州(1.8)、北加州(2.4)、奥奇1号(37.1 MPa)、奥奇1号(123.7 MPa)、奥奇1号(16.13 GPa)、哈尔(7 120 N)、哈尔(8 030 N)、莎切尔(7 270N),最小值分别为北加州(0.613 g·cm~(-3))、北加州(0.575 g·cm~(-3))、皮纳(1.4)、皮纳(1.5)、大果(30.8 MPa)、北加州(86.5 MPa)、大果(9.63 GPa)、比尔(4 880 N)、拉兹(5 720 N)、比尔(4 920 N)。【结论】美国黑核桃木材的物理力学性质中气干密度、全干密度、弦向全干干缩率和差异干缩4项指标在不同品系间存在显著差异,而径向干缩率以及体积干缩率在气干和全干条件下差异均不显著;不同品系间顺纹抗压强度、抗弯强度、抗弯弹性模量和硬度(径面硬度、端面硬度、弦面硬度)均存在显著差异。引种黑核桃木材物理力学性质与原产地黑核桃木材相比整体差异不大,且高于同产地的核桃楸和核桃2种常用的家具用材,所以10个品系的美国黑核桃木材物理力学性质较好,可作为家具用材使用。10个品系美国黑核桃木材中奥奇1号和哈尔材性优于其他品系,而皮纳的尺寸稳定性最好。     

基于SHPB试验的桦木压缩动力学特性

【目的】利用木材动态压缩加载试验研究热磨机研磨解离破碎阶段木材原料受动态压缩载荷的动力学特性，并研究应变率、加载方向对木材原料动力学特性的影响，旨在深化木材原料研磨解离机制的研究，为热磨法纤维分离设备及磨片的齿形结构优化设计提供理论指导。【方法】利用 Hopkinson 杆试验装置对含水率为12.65%、密度为0.50 g·cm －3的桦木试件进行应变率约为400，800，1200 s －1，加载方向为径向、弦向和轴向的动态压缩试验，获得桦木在不同应变率及方向上动态压缩加载的解离特征、动态应力－应变曲线及相应的力学特性。【结果】对比分析各组试验后试件的破坏形态发现：1)当应变率约为400 s －1时，径向、弦向和轴向加载的试件主要发生塑性变形；2)当应变率约为800 s －1时，径向加载试件被解离成几大块，并且有一些“火柴棍”状的小试件从大试件上剥离；弦向加载试件沿加载方向上产生更大的塑性变形，并且在试件上、下两端处沿加载方向产生贯穿性裂纹，试件被解离成三大块；轴向加载试件受载面边缘处的纤维大量产生压溃现象，在加载面上产生贯穿性裂纹且有片状小试件从大试件上剥离；3)当应变率约为1200 s －1时，径向加载试件被解离成大量“火柴棍”状的小试件，并且小试件的尺寸明显小于应变率为800 s －1时；弦向加载试件沿加载方向上产生的塑性变形与应变率为800 s －1时相当，但是试件上端处被解离成许多片状的小试件，并且沿加载方向试件上产生了数条贯穿整个试件的大裂纹；轴向加载试件被解离成大量短粗状的小试件，并且小试件上带有明显的褶皱。对比分析各组试验试件的应力－应变曲线发现：1)动态压缩加载条件下桦木的应力－应变曲线可以由屈服点应变分为弹性阶段和屈服后弱线性强化阶段2部分；2)桦木沿径向加载应变率约为400，800，1200 s －1时，其屈服强度和韧性模量分别为4.56，10.49，14.22 MPa 和2.88，8.32，20.70 kJ·cm －3，应变率从400 s －1增加到1200 s －1时，屈服强度和韧性模量分别增加了2.11和6.19倍；3)桦木沿弦向加载应变率约为400，800，1200 s －1时，其屈服强度和韧性模量分别为5.87，7.90，9.65 MPa 和2.53，7.41，12.92 kJ·cm －3，应变率从400 s －1增加到1200 s －1时，其屈服强度和韧性模量分别增加了0.64和4.10倍；4)桦木沿轴向加载应变率约为400，800，1200 s －1时，其屈服强度分别为22.90，71.41，96.37 MPa 和18.79，67.74，114.32 kJ·cm －3，应变率从400 s －1增加到1200 s －1时，其屈服强度和韧性模量分别增加了3.21和5.08倍。【结论】随着应变率的增加，桦木的解离程度加大，径向加载最易解离，轴向加载最难解离；桦木的动态压缩屈服强度、动态压缩韧性模量具有很强的应变率敏感性，是一种应变率敏感材料。     

鹅掌楸天然林木材物理力学及垂直变异特性研究

对鹅掌楸天然林木材物理力学与垂直变异进行了测定分析,结果表明:鹅掌楸天然林木材的基本密度、全干密度和气干密度分别为0.352 g·cm~(-3)、0.396 g·cm~(-3)和0.558 g·cm~(-3),基本密度、全干密度和气干密度性状在垂直方向均为上部中部下部,各部位的差异极显著。木材气干状态时体积干缩率为7.21%,全干状态时干缩率为2.54%;从全干到气干时,木材体积湿胀率为4.54%;从气干到吸水饱和时,木材体积湿胀率为12.41%;在垂直方向上,木材的体积干缩率为上部下部中部,而体积湿胀率为上部中部下部,且不同部位出体积干缩湿胀性在垂直方向上存在差异性显著。木材的顺纹抗压强度和抗弯强度分别为34.7 MPa和53.22 MPa;横面、弦面和径面的硬度分别为3.49 kN、2.55 kN和2.45 kN;在垂直方向上,木材的顺纹抗压强度、抗弯强度、横面硬度和径面硬度表现出上部中部下部的规律。由此可知,鹅掌楸天然林木材密度属轻中等水平,顺纹抗压、抗弯性能及硬度属一般水平,是适合加工利用的树种。     

不同遮荫、土壤排水处理对毛棉杜鹃幼苗生长及光合特性的影响

【目的】筛选出毛棉杜鹃适宜的关键栽培条件,以便为其园林应用提供技术支持。【方法】采用裂区试验设计,以不同遮荫(0%、30%、50%、80%)处理为主区,不同土壤排水性(高垄、平床)处理为副区,测定毛棉杜鹃生长、叶绿素、光合特性日变化及光响应曲线的变化。【结果】在遮荫50%、高垄处理下,毛棉杜鹃枝条生长量最大,chlt(总叶绿素含量)、P_(max)(最大净光合速率)、AQY(表观量子效率)、P_n(净光合速率)日平均值、WUE(水分利用率)日平均值、P_n/PAR(光能利用率)日平均值最高或较高,chla/chlb、LCP(光补偿点)、LSP(光饱和点)、R_d(暗呼吸速率)最低或较低;全光照、平床处理下,毛棉杜鹃基茎生长量、chla/chlb、LCP、LSP、R_d最大或较大,叶绿素含量、P_(max)、AQY、P_n日平均值、WUE日平均值、P_n/PAR日平均值最低或较低。总体上,随着遮荫水平(在适度遮荫范围内)的提高和土壤排水性的改善,枝条生长量、叶绿素含量、P_(max)、AQY、P_n日平均值、WUE日平均值、P_n/PAR日平均值呈逐渐增加的趋势,其他各项生理指标呈逐渐减少的趋势。【结论】毛棉杜鹃幼苗适宜在遮荫50%、高垄处理的条件下生长。     

无刺刺槐木材基础材性研究及其品质评定

以‘皖槐1号’刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林木材为对象,对其解剖构造、密度、干缩率及物理力学性质进行研究,并对其木材品质进行评估。结果表明:‘皖槐1号’木材纤维形态均匀,纤维平均长度、宽度分别为1 232.97、21.56μm,长宽比57.18,腔径比0.56;导管平均长度、宽度分别为226.13、154.31μm;微纤丝角为15.85°;气干密度、全干密度、基本密度分别为0.79、0.71、0.65g/cm~3;弦向、径向、体积的气干干缩率分别为3.85%、2.15%、6.47%,弦向、径向、体积的全干干缩率分别为7.53%、4.88%、12.86%,气干和全干差异干缩分别为1.79和1.54;抗弯强度、顺纹抗压强度、抗弯弹性模量分别为152.71 MPa、52.94 MPa、12.07 GPa;品质系数为316.37 MPa。综合分析表明,当为制浆造纸和纤维板原料时,‘皖槐1号’木材属优等木材;作为结构用材时,综合强度及品质系数均属"高"级。     

不同树龄油松建筑材林木材性质及生长过程研究

【目的】分析油松建筑材林木材性质及生长过程,为油松建筑材高效培育提供理论指导,提高油松建筑材林高效培育技术措施。【方法】选取河北平泉黄土梁子林场的油松作为试验材料,开展不同树龄油松在木材物理力学性质间的差异研究,并分析油松建筑材林树高、胸径生长过程。【结果】50年生油松木材基本密度达到0.449 g/cm3,径向干缩率、弦向干缩率、顺纹干缩率、体积干缩率、差异干缩比分别为3.8%、5.7%、0.5%、9.7%、1.459,端面硬度、弦面硬度、径面硬度分别为4 005.75、3 136、3 247.75 N,抗弯强度为119.94 MPa,抗弯弹性模量为13.79 GPa,顺纹抗压强度为78.61 MPa。各项指标均优于30年、40年、60年生油松,且50年生油松木材各项指标等级均处于中等或较高级别,满足建筑用材的需要。油松树高连年生长量在5～20 a时达到峰值,峰值为0.36～0.40 m·a~(-1),平均生长量在10～30 a达到峰值,峰值为0.31～0.35 m·a~(-1)。油松胸径连年生长量在5～10 a时达到峰值,峰值为0.51～0.55 cm·a~(-1),平均生长量峰值在5～15 a,峰值为0.51～0.63 cm·~(-1)。【结论】油松木材物理力学性质随着树龄增加有先增加后降低的趋势,其中50年生油松木材各项物理力学指标均优于其他树龄,且差异显著。油松在0～20 a时生长最快,20～30 a时林内竞争加剧,林木生长受到抑制,生长速度减缓,且树干容易产生弯曲、节子、裂纹等现象,50 a以后生长速度再次下降。从油松木材物理力学性质和生长过程考虑,应在50 a时对油松建筑材进行采伐利用,期间为了保持良好的木材品质,应及时进行抚育间伐。     

竹纤维增强聚己内酯复合材料制备工艺

将竹纤维(BF)和聚己内酯(PCL)熔融共混模压制备竹纤维增强聚己内酯(BF/PCL)复合材料,采用硅烷偶联剂(KH560)做界面调控。结合力学、红外、扫描电镜及凝胶色谱等分析检测,确定最佳偶联剂用量和最佳模压温度。结果表明:偶联剂用量为1%(占纤维绝干重量)时,复合材料力学性能较佳,冲击、拉伸强度和断裂伸长率分别为13.72 kJ/m~2,12.71 MPa和6.28%;模压温度为90℃时,复合材料的冲击、拉伸强度及断裂伸长率分别达到15.02 kJ/m~2、14.21 MPa和7.21%,力学性能优良。     

碳纤维增强聚合物 重组竹复合材的弯曲力学性能

重组竹已广泛应用于室内高档装饰、园林景观、室外防腐地板等领域,但重组竹的弹性模量比较小,为钢材的1/7~1/5,应用于建筑领域时难以充分发挥其自身高强度的特性。针对重组竹刚度较小的问题,提出一种重组竹板和碳纤维增强聚合物(CFRP)厚板嵌合粘接的新型重组竹复合材料,采用三点弯曲试验和有限元仿真方法,对CFRP 重组竹复合试件的失效模式、荷载 位移关系、应变曲线、胶层界面剥离影响等进行了研究。结果表明:重组竹试件失效模式是跨中位置处拉伸区域竹纤维断裂,且出现若干水平分层破坏,CFRP 重组竹复合试件的失效模式是CFRP与重组竹层间胶层出现大面积剥离;CFRP 重组竹复合试件的变形过程分为线弹性阶段和界面破坏阶段;CFRP可以明显提高重组竹梁的弹性模量和静曲强度,复合试件弹性模量是重组竹试件的2.33~2.94倍,静曲强度是重组竹试件的1.49~1.58倍;胶层界面剥离是CFRP 重组竹复合试件失效的重要因素,胶层界面剥离对复合试件的应变分布和挠度都有较大影响,完全剥离后试件的挠度是未剥离时的3.09倍。