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玻璃纤维增强聚合物腰梁受力性能试验与有限元模拟 被引量：6
1
作者 李恒 康海波 +6 位作者 秘金卫 李旭辉 姜志军 许绍帅 李飞 白晓宇 闫楠 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第14期6148-6157,共10页
为探究基坑支护工程中玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer,GFRP)腰梁的应力分布规律和变形特性,结合GFRP腰梁力学性能试验及数值模拟,依托于青岛某深基坑工程,利用ABAQUS有限元软件对不同工况下双腹板GFRP腰梁进行了有... 为探究基坑支护工程中玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer,GFRP)腰梁的应力分布规律和变形特性,结合GFRP腰梁力学性能试验及数值模拟,依托于青岛某深基坑工程,利用ABAQUS有限元软件对不同工况下双腹板GFRP腰梁进行了有限元模拟。研究结果表明,与钢材相比,GFRP材料具备较高的抗弯强度,但弹性模量较低;最大加载至700 kN时,双腹板GFRP腰梁变形的室内试验结果和数值模拟结果的变化规律相似,随着荷载水平的增加,呈线性变化,说明GFRP腰梁始终处于弹性工作状态,整体稳定性强。明确了预应力锚杆轴力为300 kN时GFRP腰梁在两端自由、两端约束以及一端约束一端自由3种情况下的应力分布规律和变形特征;对于两端自由的GFRP腰梁,预应力锚杆轴力为150 kN时的应力、位移约为预应力锚杆轴力为300 kN时的50%。研究结果可为类似工程提供借鉴与参考。 展开更多
关键词 玻璃纤维增强聚合物材料 gfrp腰梁 抗弯强度 数值模拟 工程应用
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双腹板工字型GFRP腰梁机械连接力学性能试验研究
2
作者 郝增明 王忠胜 +6 位作者 白晓宇 章伟 张鹏飞 孙培富 包希吉 李明 闫楠 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第4期1433-1439,共7页
为深入研究双腹板工字型玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)腰梁机械连接节点的力学性能,基于无连接和有机械连接2种类型GFRP腰梁的静载试验,分析双腹板工字型GFRP腰梁在三分点对称加荷下的受力特征,明确2种类... 为深入研究双腹板工字型玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)腰梁机械连接节点的力学性能,基于无连接和有机械连接2种类型GFRP腰梁的静载试验,分析双腹板工字型GFRP腰梁在三分点对称加荷下的受力特征,明确2种类型腰梁的极限状态和破坏形式。结果表明:GFRP腰梁采用双腹板工字型截面型式,截面的最大应力为183 MPa,是GFRP腰梁纵向抗拉强度的62%,纵向抗压强度的73%(容许压缩承载力的205%),可以使GFRP材料强度得到充分发挥,腰梁稳定性能良好;GFRP腰梁容易出现局部破坏,首先在翼缘板处发生局部失稳,随即引起腹板产生屈曲破坏,翼缘和腹板连接处出现面层剥离和鼓起,腰梁连接处增设的缀板和螺栓可有效地抑制该局部破坏变形;采用螺栓机械连接并在连接处增设同材质缀板,可降低螺栓钻孔对梁体本身截面的削弱作用,使GFRP腰梁的刚度和极限承载能力分别提高17.9%和44.9%,是GFRP腰梁的合理连接方式。研究成果可为GFRP腰梁的推广应用提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 玻璃纤维增强复合材料(gfrp)腰梁 机械连接 静载试验 力学性能 破坏形式
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玻璃纤维锚杆在基坑支护中的应力分布规律 被引量：5
3
作者 陈超 徐东升 +1 位作者 徐学勇 陈记文 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第32期13394-13401,共8页
为深入研究玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer,GFRP)锚杆代替传统钢筋锚杆作为支护结构应用于基坑工程的可行性,通过现场拉拔试验探究了GFRP锚杆应力沿杆体的分布规律,通过有限元分析研究了不同参数的影响规律,并为提... 为深入研究玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer,GFRP)锚杆代替传统钢筋锚杆作为支护结构应用于基坑工程的可行性,通过现场拉拔试验探究了GFRP锚杆应力沿杆体的分布规律,通过有限元分析研究了不同参数的影响规律,并为提高GFRP锚杆在基坑工程应用的可行性,进一步探讨了常见锚具失效的机理,开发设计了新型锚具。结果表明:GFRP锚杆在拉拔过程中,轴力沿锚杆杆体呈指数型衰减,最后趋近于零,存在一个临界锚固深度,大部分轴力作用范围为0~4 m;剪应力分布具有峰值点,大致位于离端口0.5 m处,最大剪应力峰值为2.27 MPa,剪应力发挥的主要区间为0.5~3.5 m;轴力分布范围扩大的速率远小于拉拔荷载增加的速率,当荷载增加到极限荷载的50%时,应力分布范围趋近于最大传递距离;上覆压力变化对锚杆轴力传递范围没有明显影响;当黏聚力和内摩擦角增加到一定值时,对锚杆轴力影响开始下降;新型GFRP锚具能有助于GFRP锚杆发挥出其强抗拉特性,具有良好的工程应用价值。 展开更多
关键词 基坑支护 玻璃纤维增强聚合物(gfrp)锚杆 应力分布 有限元分析 锚具设计
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GFRP-槟榔杆复合构件基本力学性能试验研究
4
作者 杨晶 王珍珍 +2 位作者 张海滨 张冲 周智 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第5期108-116,共9页
为了提升热带海岛属地化材料利用率,降低海岛工程建设成本并提高工程效率,本文提出了GFRP约束槟榔杆的低成本复合构件形式,并研究其基本力学性能。通过10根GFRP-槟榔杆复合构件和2根对照试件的轴心抗压和四点弯曲试验,研究不同GFRP包裹... 为了提升热带海岛属地化材料利用率,降低海岛工程建设成本并提高工程效率,本文提出了GFRP约束槟榔杆的低成本复合构件形式,并研究其基本力学性能。通过10根GFRP-槟榔杆复合构件和2根对照试件的轴心抗压和四点弯曲试验,研究不同GFRP包裹方向、层数对构件的破坏模式、轴心抗压特性、抗弯特性的影响。试验结果表明:与对照试件相比,GFRP-槟榔杆复合构件的轴心抗压承载力提升了110.28%~925.18%,抗弯承载力提升了92.20%~1063.42%。单一方向包裹GFRP不能有效为复合构件的未包裹GFRP方向提供约束,导致部分复合构件破坏模式与裸杆破坏模式相似;同时沿纵向和横向全长包裹GFRP可为复合构件提供较好约束,从而提高其力学性能,并改变构件的破坏形态。研究结果将为GFRP-槟榔杆复合构件的推广应用提供理论依据。 展开更多
关键词 玻璃纤维增强聚合物(gfrp) 槟榔杆 复合构件 轴心抗压 四点弯曲
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不同材质腰梁对锚索预应力损失的影响研究 被引量：9
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作者 张启军 秘金卫 +6 位作者 张昌太 闫楠 李明 章伟 陈吉光 桑松魁 白晓宇 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第4期1665-1674,共10页
为研究不同材质腰梁对锚索预应力损失的影响规律,依托青岛海天中心桩锚支护深基坑工程,结合现场实测和ABAQUS有限元数值模拟,阐明了3种不同材质腰梁作用下锚索预应力变化规律,并将模拟结果与实测结果进行对比分析。结果表明:模拟结果与... 为研究不同材质腰梁对锚索预应力损失的影响规律,依托青岛海天中心桩锚支护深基坑工程,结合现场实测和ABAQUS有限元数值模拟,阐明了3种不同材质腰梁作用下锚索预应力变化规律,并将模拟结果与实测结果进行对比分析。结果表明:模拟结果与实测结果变化规律基本一致;锚索预应力随时间的变化趋势较平缓,分为快速下降、稳定变化和基本稳定3个阶段;加载过程中,锚索应力由自由段向锚固段传递,逐渐传递到支护桩及桩后土体;影响锚索预应力损失的主要因素为突然卸荷引起的锚索回缩、土体蠕变和岩土体流变变形。最后对比分析了玻璃纤维增强聚合物(glass fiber reinforced polymer,GFRP)腰梁、混凝土腰梁和钢腰梁作用下锚索预应力损失规律,整体损失率分别为6.89%、14.74%、16.84%,表明GFRP腰梁具有控制锚索预应力损失的绝对优势,研究成果可为类似深基坑工程的设计提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 预应力损失 玻璃纤维增强聚合物(gfrp)腰梁 深基坑工程 降温法 数值模拟
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吸水/失水对GFRP层压板弯曲性能的影响 被引量：2
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作者 姜旭 周牧楷 +1 位作者 强旭红 董浩 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期149-155,共7页
为研究湿热软化环境中吸水/失水对玻璃纤维增强聚合物(GFRP)层压板弯曲性能退化的影响,进行了三点弯曲试验,对分别在20℃和40℃环境中测得的干燥、不饱和吸水与饱和吸水试件的弯曲性能进行了比较分析。以一次吸水-失水过程为一个周期,... 为研究湿热软化环境中吸水/失水对玻璃纤维增强聚合物(GFRP)层压板弯曲性能退化的影响,进行了三点弯曲试验,对分别在20℃和40℃环境中测得的干燥、不饱和吸水与饱和吸水试件的弯曲性能进行了比较分析。以一次吸水-失水过程为一个周期,来研究由水分扩散引起的GFRP层压板力学性能退化程度和永久损伤。试验结果表明:湿热组合效应会使GFRP层压板的抗弯强度和弹性模量降低,且抗弯强度的降低率远大于弹性模量的降低率;在40℃环境下,经一个周期处理后,GFRP层压板的弹性模量和抗弯强度相比原始试件均产生了不可恢复的损失,分别为15.0%和16.4%,而这种损失在20℃下并不明显。此外,建立了湿-力耦合有限元模型,以模拟GFRP层压板在不同吸水/失水阶段的力学性能,并通过弯曲试验进行验证。 展开更多
关键词 玻璃纤维增强聚合物(gfrp) 环境退化 力学性能 湿-力耦合数值分析
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低速冲击下球形机器人GFRP球壳的动力学响应及损伤评估 被引量：1
7
作者 马龙 孙汉旭 +1 位作者 兰晓娟 王志强 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第22期198-206,共9页
球形机器人工作过程中受到的低速冲击能够对其内部装置与运行精度产生重大威胁。针对球形机器人的玻璃纤维增强聚合物(GFRP)薄壁球壳结构可能受到的大变形动载作用,进行GFRP球壳的低速冲击损伤研究,分为试验和仿真两个方面,通过不同冲... 球形机器人工作过程中受到的低速冲击能够对其内部装置与运行精度产生重大威胁。针对球形机器人的玻璃纤维增强聚合物(GFRP)薄壁球壳结构可能受到的大变形动载作用,进行GFRP球壳的低速冲击损伤研究,分为试验和仿真两个方面,通过不同冲击速度的低速冲击试验与准静态压缩试验得出GFRP球壳的动力学响应及剩余承载力,并且基于Hashin准则建立球壳的复合结构渐进损伤仿真模型,阐明其在不同冲击速度下的应力分布、结构变形模式和能量耗散机制。研究结果再现了球形机器人球壳在严苛环境下发生变形与侵彻贯穿的情况,得到了球壳发生侵彻贯穿的临界冲击速度范围,对高性能球形机器人的研制及其精准控制的实现有着极为重要的意义。 展开更多
关键词 球形机器人 玻璃纤维增强聚合物(gfrp) 球壳结构 渐进损伤 动力学响应
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抗浮锚杆荷载-位移特性及极限承载力预测 被引量：8
8
作者 井德胜 白晓宇 +3 位作者 刘超 刘永江 张明义 黄永峰 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第22期9570-9576,共7页
玻璃纤维增强聚合物(GFRP)抗浮锚杆因其布置灵活、分散应力、耐腐蚀性强、绿色环保等优点,已成为钢筋抗浮锚杆的良好替代品。为进一步研究GFRP抗浮锚杆的承载性能,基于青岛某基坑抗浮工程中的6根GFRP筋和钢筋锚杆开展现场拉拔破坏性试... 玻璃纤维增强聚合物(GFRP)抗浮锚杆因其布置灵活、分散应力、耐腐蚀性强、绿色环保等优点,已成为钢筋抗浮锚杆的良好替代品。为进一步研究GFRP抗浮锚杆的承载性能,基于青岛某基坑抗浮工程中的6根GFRP筋和钢筋锚杆开展现场拉拔破坏性试验。试验结果表明:钢筋锚杆与GFRP锚杆平均破坏荷载分别为324 kN、394 kN,锚固强度利用率均达到92%。在相同直径、相同锚固长度条件下,GFRP锚杆能够承受更大的拉拔力,且发挥了更大的黏结强度。在荷载-相对滑移曲线分析中,GFRP抗浮锚杆整体呈缓“S”形,钢筋锚杆整体呈“L”形,表明GFRP锚杆抗浮性能优于钢筋锚杆。根据二次多项式回归分析,当锚杆杆体位移量小于20 mm时,预测精度较高,最高可达96.15%。研究结果对实际抗浮工程应用具有一定的借鉴和参考价值。 展开更多
关键词 玻璃纤维增强聚合物(gfrp)抗浮锚杆 极限承载力 荷载-位移曲线 相对位移 预测
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