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【发明授权】具有拉伸延性和不同强度等级的HFRP杆的设计方法_郑州大学_202110536703.6 

申请/专利权人:郑州大学

申请日:2021-05-17

公开(公告)日:2022-09-20

公开(公告)号:CN113326609B

主分类号:G06F30/20

分类号:G06F30/20;G06F113/26

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2022.09.20#授权;2021.09.17#实质审查的生效;2021.08.31#公开

摘要:本发明属于复合材料加工技术领域,具体涉及一种具有拉伸延性和不同强度等级的HFRP杆的设计方法,根据工程实际需求,可制备出同时具有拉伸延性和所需目标强度等级的HFRP杆,使其从生产源头上消除了HFRP杆强度冗余带来的生产成本浪费。本发明的设计方法容易实现、原理清晰、目的明确,对推广HFRP杆在工程建设中的应用具有重要的理论意义和使用价值。

主权项:1.一种具有拉伸延性和不同强度等级的HFRP杆的设计方法,利用两种伸长率不同的连续纤维作为增强相加入树脂基体中制备HFRP杆,其特征在于,包含以下步骤:设计HFRP杆拉伸延性;确定具有拉伸延性HFRP杆的强度等级区间;包括:HFRP杆强度等级是由在拉伸荷载作用下的屈服强度决定的,即低伸长率纤维发生断裂时,HFRP杆所承担的应力决定;首先根据公式4判别所选组分材料制备HFRP杆强度等级的下限,即目标强度等级最小值σmin;σmin=[VfEH+1-VfEm]εL4式中,Vf为HFRP杆中纤维的总体积率,EH为高伸长率纤维的弹性模量,Em为树脂基体的弹性模量,εL为低伸长率纤维的极限伸长率;公式4表示,当HFRP杆中纤维的总体积率Vf与高伸长率纤维的体积率VH相等,在HFRP杆中仅有高伸长率纤维作为增强相,在拉伸荷载作用下,当HFRP杆的伸长率达到低伸长率纤维的极限伸长率εL时,所承担的应力为σmin,如果制备的HFRP杆目标强度等级σ小于目标强度等级最小值σmin时,则选择该组分材料是不能实现目标强度等级σ;同时,在制备HFRP杆中,强度等级存在一个上限,即目标强度等级最大值σmax,如果制备的HFRP杆目标强度等级σ大于σmax时,则选择该组分材料是不能实现目标强度等级σ;σmax=[VfVH,minEH+VL,maxEL+1-VfEm]εL5式中,VH,min为高伸长率纤维的最小体积率,VL,max为低伸长率纤维的最大体积率,EL为低伸长率纤维的弹性模量;综上所述,制备的HFRP杆目标强度等级σ满足公式6时,才能制备出具有拉伸延性的预设目标强度等级的HFRP杆;σminσ≤σmax6设计具有拉伸延性和不同强度等级的HFRP杆;包括:公式6给出具有拉伸延性HFRP杆的强度等级区间,从该强度等级区间选择一个目标强度等级σ,根据公式7可得制备具有拉伸延性HFRP杆的目标强度等级为σ时,在该HFRP杆中高低伸长率纤维的体积率之比; 由公式7解得: 由公式8即可得到具有拉伸延性HFRP杆的目标强度等级为σ时,高、低伸长率纤维在HFRP杆中分别占有的体积率和最后,将和进行验证,验证是否满足HFRP杆的拉伸延性设计目标,若验证通过。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 郑州大学 具有拉伸延性和不同强度等级的HFRP杆的设计方法

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