基于CFRP修复含裂纹钢板的力学性能研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ljb16591504
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CFRP修复作为一种特殊的修复方式,由于其不动明火,不用停工和抗疲劳性能良好的特点在石化行业有很高的应用比例。这种修复方法主要应用纤维增强型复合材料高强度比的材料特性,利用粘结树脂在缺陷部位上粘贴或缠绕一定厚度的CFRP层从而恢复甚至提高缺陷部位的强度,保证结构工作的可靠和安全性。因此通过CFRP粘结修复含裂纹构件具有很好的应用性和可操作性。本文通过对CFRP修复后结构模型中粘结层界面的切应力和剥离应力的分析,研究了含裂纹结构在拉伸载荷作用下的CFRP修复模型,主要从线弹性力学分析和有限元数值计算两方面进行了探讨。本论文的主要研究内容如下:(1)对承受拉伸载荷的裂纹板的双面粘贴修复模型,运用线弹性力学知识理论推导了在裂纹完全扩展条件下的粘结界面的切应力和剥离应力的解析方程式,并通过和有限元数值分析进行对比验证;(2)通过建立不同裂纹长度条件下的CFRP双面修复有限元数值模型,确定了裂纹板的粘结修复结构中应力值最大的位置,通过拟合的数学方法预测粘结层的切应力和剥离应力与裂纹长度的关系,得到了CFRP粘贴修复的参数选择准则;(4)在理论分析的基础上,根据修复后模型中裂纹长度与CFRP层的切应力的关系,得到了CFRP层的有效修复长度与裂纹长度的关系,确定了有效粘结长度的修复标准;(3)分析了混元粘结结构在裂纹修复模型中的应用,在充分考虑粘结层的切应力和剥离应力的条件下,对用于裂纹修复的混元粘结模型提出了优化;(5)对于受到疲劳拉伸载荷作用的模型,分别研究了CFRP层铺设方向的不同对裂纹疲劳寿命和扩展路径的影响,用于确定最佳的裂纹修复方案。
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