纖維增強塑料拉擠型材彎曲強度研究

2019-01-27 01:42:57 252
本文轉載自網絡,如有侵權,請聯絡刪除:  FRP拉擠成型辦法是近年來開展較為迅速的一種復合材料成型辦法,尤其適于間斷消費任意長的各種異型截面型材,如截面形狀為口字形工字形圓形和槽形的薄壁梁這種構造質量輕,性能優異,已寬泛應用于國民經濟各行各業但是,迄今為止,拉擠型材的構造設計尚不足實用的實踐根據,多數企業都是參照金屬材料的構造設計,憑經歷設計產品,所以平安系數一般都選得較大,重大制約了復合材料高比強度、高比模量的性能特點,增加了本錢本文通過FRP拉擠型材的三點彎曲試驗,利用復合材料薄壁梁實踐,剖析了其毀壞形式,給出了其在大跨距下的強度計算半經歷公式,為FRP拉擠型材的設計提供了一定的根據1毀壞形式剖析別離作截面形狀為口字形工字形、圓形和槽形的FRP拉擠型材的三點彎曲試驗,發現主要存在兩種毀壞形式,其一是彎曲毀壞形式,其二是剪切毀壞形式三點彎曲時,其最外層的纖維所受的彎曲拉應力最大,若發作彎曲毀壞,其發作部位通常在工件的最外層;三點彎曲時同時存在剪應力,梁的中性層上層間剪切應力最大,若發作剪切毀壞,其發作部位一般在中性層上而三點彎曲時首先發作彎曲毀壞還是層間剪切毀壞,主要取決于跨距,當跨距較大時,一般首先發作彎曲毀壞;而在跨距較小時,往往首先發作層間剪切毀壞此外,三點彎曲過程中,也可能由于壓頭接觸部位受局部擠壓而發作毀壞。

  1.1截面形狀為工字形的工字型材試驗標明,大跨距下三點彎曲時首先在上、下翼緣處呈現沿著纖維方向的縱向長條型裂紋,隨后在腹板地方呈現縱向長條型裂紋,這與各向同性梁和層合梁的毀壞形式完全不同。這是由于在各向同性梁和層合梁實踐中,曾如果彎曲截面形狀不變,但關于薄壁梁的彎曲,其截面形狀變遷較大。(a)是一受彎曲載荷作用的工字梁取工字梁下翼緣長為ds的一段AB停止剖析,如(b)所示設彎曲時作用在下翼緣處的拉應力為e,單位寬拉伸內力Nx=et,t為下翼緣的厚度由于彎曲變形,梁發作撓曲,于是作用在下翼緣AB段兩側截面上的拉力間產生夾角,其合力為R并指向彎曲的曲率中心。令其相當于作用在翼緣上的散布載荷,則可推出p的散布如(c)所示,上、下翼緣的外表地方所承受的散布載荷p最大。在p的作用下,梁要承受橫向彎矩My,當橫向彎矩增加到某一數值時,會引起梁的上、下翼緣外表地方產生縱向裂紋至于腹板地方產生的縱向裂紋,則是由于FRP的層間剪切強度低,彎曲時腹板中剪應力的散布地方最大,故在腹板的地方產生了剪切毀壞。

  1.2截面形狀為口字形的方管試驗標明,三點彎曲時在其高下外表及側面的地方呈現縱向長條型裂紋,造成起因與工字型材類似高下外表地方的縱向裂紋是由橫向彎距引起的彎曲毀壞,而側面地方裂紋則是層間剪切毀壞。此外,在上外表壓頭接觸處,可看到擠壓裂紋1.3截面形狀為圓形的薄壁圓管試驗標明,薄壁圓管的毀壞是在其與壓頭接觸的外表首先產生縱向裂紋這是因為圓管在彎距Mx作用下產生彎曲變形后,在管的受拉側和受壓側產生散布力在散布力p的作用下,圓形截面趨向扁平,接近橢圓形,如所示,而與壓頭接觸處同時還有相當大的擠壓應力,兩者獨特作用下首先在與壓頭接觸的外表產生縱向裂紋。

  1.4截面形狀為槽形的槽型材試驗標明,槽型材的毀壞是在上外表地方沿縱向開裂,這也是由于橫向彎距引起的彎曲毀壞。

  2彎曲強度計算半經歷公式21方管彎曲強度計算半經歷公式由于在大跨距下FRP拉擠型材通常首先發作橫向彎距作用下的彎曲毀壞,故下面就此毀壞形式以方管為例探討FRP拉擠型材在大跨距下的彎曲強度計算半經歷公式。設矩形管的截面形狀尺寸如所示縱向正應力的計算在普通各向同性梁實踐中,假定剪應力對正應力散布沒有影響,而關于復合材料薄壁梁,剪應力將使彎曲后的橫截面不再堅持平面,所以也將影響梁中正應力的散布但有關鉆研標明,大跨距下剪切變形對正應力的影響可疏忽不計,則Mx作用下梁中性層的縱向曲率半徑d作用在上底板上指向曲率中心的散布力p由間聯絡較弱,可將頂板看作簡支在堅板上的狹長板,其上作用散布力128ExtIy在集中載荷p作用下e=寬(m);t為工字型材翼緣厚度(m);K2為與材料、截面形狀、工藝等有關的系數;其余符號意義同式23圓管彎曲強度計算半經歷公式bookmark9(6)方管彎曲強度計算半經歷公式當最大橫向應力e>.抵達橫向彎曲強度ec時,型材的上、下外表將產生沿著纖維方向的縱向裂紋,此時載荷抵達極限值。但由于在e的推導過程中利用了一些如果和簡化,故實際極限載荷的計算中還應引入與型材的材料、截面形狀、成型工藝等有關的修正系數K,這樣均布載荷極限值集中載荷極限值均布載荷極限值集中載荷極限值(m);K3為與材料、截面形狀、工藝等有關的系數;其余符號意義同式(10,/為跨矩(m);t為壁厚(m);b為矩形管的半寬(m);h為矩形管的高度(m);K為與材料、截面形狀、工藝等有關的系數,其值由實驗確定2b=h,并引入修正系數幻,易得24槽型材彎曲強度計算半經歷公式bookmark13均布載荷極限值集中載荷極限值狀、工藝等有關的系數;其余符號意義同式(10,11)參照方管強度計算,可得工字型材、圓管、槽型材的彎曲強度。

  集中載荷極限值材底寬的一半(m);K4為與材料、截面形狀、工藝等有關的系數;其余符號意義同式(10,11)3彎曲強度計算半經歷公修正系數K確實定bookmark14下面以中美合資南京興亞玻璃鋼有限公司提供的FRP拉擠方管、工字型材、圓管以及槽型材為例加以闡明。

  1試驗型材規格22工字型材彎曲強度計算半經歷公式bookmark15均布載荷極限值集中載荷極限值工字型材:2b= 3.2試驗辦法橫向彎曲強度e均為98. 0MPa,方管、工字型材、圓管和槽型材的表觀彎曲模量E別離為36.18,43.68,23.55GPa和(2)別離對各類型材停止在集中載荷P作用下跨距為1,0.9,0.8,0.7,0.6m的三點彎曲試驗,記錄毀壞載荷Pmax 3.3修正系數K的計算將各彎曲根本色能數據、型材尺寸及毀壞載荷值代入上面相應的彎曲強度計算半經歷公式,別離求出每種型材在不同跨距下的修正系數,并求出其均勻值,得Ki為為Q 4結FRP拉擠型材在大跨距下的彎曲毀壞形式通常是梁的高下外表的縱向開裂;FRP拉擠型材彎曲時在縱向彎矩的作用下型材的外表上會產生相當的散布力p,在p的作用下梁要承受橫向彎矩,從而會引起梁高下外表的縱向開裂;FRP拉擠型材由于其剪切模量低,且又是薄壁構造,故其剪切變形和橫截面變形較大,因此,完全按普通各向同性梁實踐停止計算是不夠妥當的,應對其計算公式停止必要的修正;FRP拉擠型材大跨距下彎曲強度計算可借鑒文中給出的強度計算半經歷公式

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