碳纤维布加固横向裂纹钢板弯曲试验和数值模拟

• 作者: 范召 章向明 吴菁 王安稳
• 来源期刊: 舰船科学技术
• 关键词: 碳纤维 钢板 横向裂纹 三点弯曲试验 应力分布 有限元分析
• 年，卷（期）: 2020,（21）
• 所属期刊栏目: 基础科技
• 页码范围: 13-18
• 页数: 6页
• 分类号: TB332
• 语种: 中文
• DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2020.11.003

摘要

通过对碳纤维布加固横向裂纹钢板进行三点弯曲试验,得到试样在弯曲载荷作用下的载荷-挠度曲线,分析单层补片和双层补片对受损钢板的修复效果.结果表明,单层补片修复后强度提高了108％,双层补片修复后强度提高了181％,单层加固挠度降低了14％,双层加固挠度降低了23％,增加补片层数在提升结构强度的同时也改善结构刚度.在Ansys有限元软件中建立三维弹塑性有限元模型,分析胶层应力分布.结果表明,剥离应力和剪应力主要集中在裂纹附近和胶层端部,并从裂纹附近和补片端部向中心递减.裂纹中心处最大剥离应力大致是端部剥离应力的0.64～0.84倍,裂纹两侧的次峰值剥离应力大致是端部剥离应力的0.31～0.43倍,裂纹两侧的最大剪应力大致是端部最大剪应力的1.18～1.66倍.试验和数值计算结果都表明胶层脱粘最先发生在裂纹附近或胶层端部,采用最大拉应力失效准则计算的失效载荷与试验的失效载荷对比,具有较好的一致性.