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近日日本研发无粘结碳纤维增强型塑料加固钢构件..
作者:管理员    发布于:2020-05-21 03:26:17    文字:【】【】【

近日日本研发无粘结碳纤维增强型塑料加固钢构件法可用于汽车等行业

据外媒报道,日本丰桥技术科学大学(Toyohashi University of Technology)建筑与土木工程系结构工程实验室的研究人员研发了一种新概念,可利用无粘结碳纤维增强型塑料(CFRP)层板加固关键建筑结构中的钢,从而提升钢的屈曲性能。此种方法不要求在应用CFRP之前,先进行表面处理,因为CFRP不会粘结在钢的表面,只是通过提升钢的抗弯刚度来提高结构强度。

由于CFRP成功在土木工程领域加固了混凝土,其已经发展成为一种加固钢构件、而不是传统钢板的方法。由于CFRP具有重量轻、强度重量比高、抗疲劳、耐腐蚀等优点,因而被广泛使用。不过,迄今为止,采用CFRP加固钢的研发工作主要集中于粘结技术,即,使用粘结剂将CFRP粘在钢表面。但是,粘结加固的缺点是在安装CFRP之前,需要进行复杂且耗时的表面处理工作。此外,由于钢在整个使用寿命期间都完全暴露在环境中,此种加固技术的关键——钢与CFRP之间的粘结强度性能也会显著下降。采用新型粘结CFRP技术代替此种方法也不是特别合适的解决方案,因为不太可能具有成本效益。

于是,研究小组研发了不将CFRP粘结在钢表面,但是采用CFRP加固钢的方法。研究表明,此种方法能够延迟钢的屈曲,提高钢棒的压缩能力,而压缩能力是否提高,则受碳纤维层数的影响。

该研究第一作者Fengky Satria Yoresta表示:“我们研发了此种无需粘结的CFRP加固钢法,以替代需要将CFRP粘结在钢表面的加固方法。此种方法的主要优点是,操作更简单、耗时更短,而且特别适用于现有的建筑结构元素。免去了处理钢材表面(如喷砂或手工磨削等)的麻烦,可大大节约成本。”

该研究组组长兼副教授Yukihiro Matsumoto补充表示:“几乎所有此前的研究都是采用粘结剂来利用CFRP加固钢构件,此种方法相当复杂,因为在应用CFRP之前,需要适当进行钢表面处理,以让钢表面可与CFRP粘结,而表面处理还会影响到粘结强度。此外,我们不能完全估计,钢在使用寿命期间,暴露在环境中时,CFRP和钢之间的粘结性能会受到怎样的影响。因此,我们试图研发无粘结加固法,以改进传统加固法。”

他还表示:“无粘结加固法非常有用、易于采用与管理。不过,我们的方法不能顺利地传递应力,因而需要打造一个适当的力学模型。最终,我们进行了机械模拟和实验,以证明该加固法的作用。”

该研究小组认为,其研发的无粘结CFRP加固法不仅适用于土木工程,还能应用于航空航天、汽车和海洋工业等其他领域。此种新方法前途光明,有望被用于快速生产创新型高质量产品。

脚注信息
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