1. Hintergrund
Kohle faser verstärktes Polymer (CFK) wird aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und Korrosions beständigkeit häufig in Stahl konstruktion verstärkungs projekten verwendet.
Studien haben gezeigt, dass die Grenzflächen bindungs leistung zwischen CFK-und Stahl konstruktionen einen großen Einfluss auf den Verstärkungs effekt hat, so dass es notwendig ist, die Scher schlupf leistung der CFK-Stahl konstruktion schnitts telle zu untersuchen. Die traditionelle Messmethode besteht darin, Dehnung messer auf der CFK-Oberfläche zu kleben. Es gibt Lücken zwischen dem Kleben, was zu diskreten Messergebnis sen, umständlichem Betrieb und hohen Kosten führt.
Digitale Bild korrelation stech no logie (DIC) ist eine berührungs lose optische Messmethode, die die drei dimensionalen Raum koordinaten der Oberflächen punkte des Objekts vor und nach der Verformung auf der Grundlage der Prinzipien der digitalen Bild korrelation und der binokularen Seh messung rekonstruiert. und erhält dann die Morphologie-und Verformung informationen. Im Vergleich zu Dehnung messgeräten weist es die Eigenschaften der Visual isierung und der kontinuier lichen dynamischen Vollfeld messung auf.
2. Experimentelle Einführung
Durch doppelte Scher tests verwendeten die Forscher das berührungs lose Dehnung messsystem Revealer 3D-DIC, um die Scher spannungs verteilung der CFK-Stahl-Grenzfläche unter drei Arten von Temperaturen (-10 ° C) zu untersuchen. 25 °C, 60 °C), drei Arten von Feuchtigkeit (30%, 60%, 90%), vier Arten von Bindungs längen (40mm, 60mm, 80mm, 100mm) und zwei Arten von Klebe schichtdicken (0,5mm, 1mm) und passte seine Scher-Schlupf-konstitutive Beziehung unter Verwendung der Glättung methode an.
FIG.1 CFK-Stahlplatten-Probe
3. Test verfahren
1) Nach den vier Abmessungen von 3 Arten von Temperatur, 3 Arten von Feuchtigkeit, 4 Arten von Bindungs längen und 2 Arten von Klebe schicht dicke, insgesamt wurden 56 Doppels cher proben vorbereitet. Die Proben bestanden aus zwei Stahlplatten und zwei CFK-Platten, die durch Klebstoffe verbunden waren, wie in Abb. 1 gezeigt.
2) Die CFK-Platte auf der Seite, auf der die Belastung zu beobachten ist, wird poliert, mit weißer, matter Farbe besprüht und mit Sprenkles beklebt, wie in Abb. 2 (links) gezeigt.
3) Verwenden Sie zum Laden eine 500kN Ermüdung prüfmaschine mit einer Rate von 0,2mm/min und einer Sammel frequenz von 100Hz.
4) Verwenden Sie die Kalibrierung platte, um die Probe zu kalibrieren und die Positions beziehung zwischen den verstreuten Flecken auf der CFK-Platte und den entsprechenden Punkten in der Software zu bestimmen.
5) Das berührungs lose Dehnung messsystem von Revealer 3D-DIC wurde verwendet, um Daten synchron mit der Ermüdung prüfmaschine mit einer Frequenz von 1Hz zu erfassen, um die Dehnung verteilungs änderungen der CFK-Platte während des Ladens aufzu zeichnen. wie in Abb. 2 (rechts).
6) Verwenden Sie nach dem Laden die Revealer 3D-DIC-Software, um die CFK-Oberflächen belastungs daten zu berechnen.
Abb. 2 Proben herstellungs verfahren und Lade gerät
4. Experimentelle Daten
Abb. 3 zeigt den Evolutions prozess der Dehnung verteilung und der lokalen Dehnungs-und Spannungs konzentration von Proben unter verschiedenen Belastungen unter-10 ° C, 100mm Bindungs länge, 0,5mm Klebe schicht dicke und 30% Luft feuchtigkeit. Von der Revealer 3D-DIC-Technologie unter verschiedenen Lasten erfasst. Zunächst konzentriert sich die Dehnung haupt sächlich auf das Ladeende und zeigt einen hohen Dehnung gradienten. Mit zunehmender Belastung diffundierte der Einfluss bereich der Dehnung allmählich zum freien Ende, was darauf hinweist, dass der Einfluss bereich der Scher spannungs grenzfläche allmählich zunahm.
Abb. 3 DIC-Dehnung wolken bild
Gemäß den 3D-DIC-Analyse daten können die axialen Dehnung daten von CFK während der Dehnung jeder Probe erhalten werden. Abb. 4 zeigt die Dehnung verteilungs kurven von vier Proben mit Dehnung erweichung in den Gruppen A (-10 °C) und B (25 °C). Basierend auf der Spitzenlast Pu werden die Dehnung verteilungs kurven von 0,2 Pu, 0,4 Pu, 0,6 Pu, 0,8 Pu und Pu nacheinander gezeichnet. In der anfänglichen Belastungs stufe ist die axiale Dehnung in der Nähe des Belastungs endes stark konzentriert, und die maximale Dehnung nimmt mit der Zunahme der aufgebrachten Last zu. Wenn die Last einen bestimmten Wert erreicht, treten Anzeichen eines Grenzflächen peelings auf, und dann neigt die maximale Dehnung dazu, sich zu stabilisieren und innerhalb eines bestimmten Bereichs zu schwanken.
Abb. 4 Axiale Dehnung verteilungs kurve der partiellen Dehnung erweichung probe
5. Zusammenfassung
Die Studie untersuchte den Einfluss mechanismus der Temperatur-und Feuchtigkeit härtung umgebung auf die Grenzflächen bindungs leistung von CFK und Stahlplatte auf der Grundlage eines Doppels cher tests. Der Einfluss von Temperatur, relativer Luft feuchtigkeit, Bindungs länge und Klebe schicht dicke auf die Bindungs leistung wurde analysiert, und das Dehnung sfeld auf der Oberfläche der CFK-Platte wurde durch 3D-DIC-Technologie erhalten. Die mechanischen Eigenschaften und der Fehler prozess der CFK-Stahl-Verbindungs schnitts telle während des Zug prozesses für statische Last wurden analysiert.
Die Testergebnisse zeigen, dass: die Spitzen verbindungs last unter den Aushärtung bedingungen von 60 ° C und 60% relativer Luft feuchtigkeit höher ist; Umgebung mit niedriger Temperatur und hoher Luft feuchtigkeit ist anfällig für Schnitts telle fehler; erhöhte Temperatur und Luft feuchtigkeit führen zu einer Abnahme der Spitzens chnitt stellen scherung und einer Erhöhung des Schlupfes; Eine Erhöhung der Bindungs länge hilft, regionale Spannungen zu zerstreuen, und eine dünnere Klebe schicht trägt dazu bei, die Scher spannung der Peak-Grenzfläche zu erhöhen und die Spannungs verteilung zu verbessern. Die Forschung bietet theoretische Unterstützung und Konstruktion referenz für die technische Anwendung von CFK-verstärkten Stahl konstruktionen. Artikel quelle: "Auswirkungen der Temperatur-und Feuchtigkeit härtung umgebung auf die Bindungs leistung der CFK-Stahlplatten schnitts telle"
English
Deutsch
