CFRP加固帶缺陷鋼結(jié)構(gòu)的界面應(yīng)力有限元分析.pdf

1、利用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，簡(jiǎn)稱CFRP）加固帶缺陷鋼結(jié)構(gòu)，往往粘結(jié)層是最薄弱的環(huán)節(jié)。本文根據(jù)CFRP加固帶缺陷鋼梁與CFRP加固帶缺陷鋼板的試驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄟ^(guò)大型通用商業(yè)有限元軟件ABAQUS，采用混合模式內(nèi)聚力法則作為粘結(jié)層本構(gòu)，建立了CFRP加固帶缺陷鋼梁和CFRP加固帶缺陷鋼板的有限元模型。將有限元結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，分析了CFRP加固帶缺陷鋼梁與CFRP加固帶缺

2、陷鋼板的承載能力和界面裂紋擴(kuò)展規(guī)律，并對(duì)有限元模型進(jìn)行了參數(shù)分析。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論包括:
　　(1)建立了CFRP加固帶缺陷鋼梁的有限元模型。有限元結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的荷載撓度發(fā)展曲線吻合較好，CFRP縱向應(yīng)變分布也基本保持一致。結(jié)果顯示有限元鋼梁的破壞模式為首先缺口附近的界面應(yīng)力降為0而產(chǎn)生裂紋，隨后往CFRP板端部進(jìn)行擴(kuò)展，這也與試驗(yàn)現(xiàn)象保持一致。有限元結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的開(kāi)裂荷載偏差較小，且極限荷載的最大偏差也小于6.0％。說(shuō)明利

3、用本文的模型具有良好的精度，結(jié)果是可靠的。
　　(2)基于得到驗(yàn)證的CFRP加固帶缺陷鋼梁的有限元模型，探討了裂紋深度、CFRP彈性模量和厚度的改變對(duì)CFRP加固帶缺陷鋼梁加固效果的影響。結(jié)果表明:裂紋長(zhǎng)度越大缺口處界面應(yīng)力下降相對(duì)更快，粘結(jié)層更容易開(kāi)裂，且極限承載力和延性會(huì)明顯降低。而CFRP板彈性模量和厚度越大，缺口處界面應(yīng)力下降趨勢(shì)相對(duì)更緩慢。增大CFRP彈性模量和厚度可以有效延緩粘結(jié)層的開(kāi)裂并提高極限承載力，但延性會(huì)明顯降

4、低而過(guò)早發(fā)生剝離。
　　(3)建立了CFRP加固帶缺陷鋼板的有限元模型。結(jié)果表明:全貼加固方式A和邊貼加固方式B的有限元結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的荷載應(yīng)變發(fā)展曲線均吻合較好。同時(shí)全貼加固方式A的極限荷載相對(duì)更大且延性更好，因此加固效果更好。全貼加固方式A和邊貼加固方式B的破壞模式均在板端界面應(yīng)力率先降為0而產(chǎn)生裂紋并往圓孔裂紋附近擴(kuò)展至剝離，這也與試驗(yàn)現(xiàn)象一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性。
　　(4)基于CFRP加固帶缺陷鋼板的有限元