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基于內聚力模型的FRP加固RC梁力學仿真分析
3.3 FRP-混凝土界面內聚力模型
FRP-混凝土界面力學行為由基于牽引-分離準則的雙線性應力-張開位移曲線表示,可反映純I型、純II型、混合型界面破壞形式
4. 仿真結果提取及分析
4.1 仿真結果準確性驗證
使用python代碼提取指定位置應力、應變、位移輸出輸出至Excel,相關資源請關注公眾號(有限元與力學)獲取。
力-跨中位移曲線
力-跨中FRP平均應變曲線
由上圖可以看出,模擬值與試驗值吻合較好,驗證了數值模擬方法的準確性。
4.2 FRP及鋼筋應力應變沿梁長分布
案例1 未加固受彎梁
受拉筋沿梁長應力分布
受拉筋沿梁長應變分布
案例2 FRP加固受彎梁
受拉筋沿梁長應力分布
受拉筋沿梁長應變分布
由上圖可看出,FRP加固受彎梁等同于提高構件配筋率。FRP加固后構件內部鋼筋承擔的力一定程度上被FRP分擔,隨著外荷載的不斷增加,FRP承擔力的比例不斷增加。
4.3 FRP與混凝土界面層應力云圖
外力22.57kN時界面層應力分布
外力69.2kN時界面層應力分布
由上圖可看出,FRP-混凝土界面層以剪切受力為主,外荷載22.57kN時界面層受力大于外荷載69.2kN時界面層受力,反映了界面層發生了損傷。
5. 結論
1)采用基于牽引-分離準則的內聚力模型可以準確模擬FRP與受彎梁之間的相互作用,FRP-混凝土界面以剪切受力為主。
2)在受彎梁力學分析中,FRP采用各向同性假設可簡化計算并得到正確結果。
3)FRP加固RC受彎梁等同于提高配筋率從而提高構件承載力,但隨之帶來的超筋易引起構件脆性破壞。
6.
展開 【轉】國內交通車輛FRP應用面面觀
近十年,FRP復合材料在交通車輛方面的應用已達到高潮,三十多年前的客車FRP大包圍和冷藏車FRP圍護件延續至今,不斷提高,而且已發展到客貨專用車、工程車等采用FRP材料。轎車零部件用于FRP比較謹慎,一是國內轎車的技術基本上從歐美日本等國引進,即使這些車型采用FRP件,也大都由國外或合資零部件廠提供部件。國內自主品牌的奇瑞、吉利也僅僅嘗試,進不了主流領域。目前,FRP材料用在車輛領域的順序應該是貨車、客貨車專用車、客車、工程機械、電動汽車、轎車。工藝成型為手糊工藝、抽真空工藝、LRTM和SMC/BMC工藝等,隨著低碳經濟規則的推進,“低能耗、低排放、低污染”將進一步擴大FRP材料在這一領域的持續應用。
一、轎車應用。目前仍以進口車型為主,主要分為美系、歐系與日韓系,另有一些完全的自主品牌,如奇瑞、長城、獵豹等,進口車型的FRP部件基本沿用廠設計,部分實現本地化生產配套,但相當一部分部件依然需KD件進口;國產品牌轎車上FRP部件還較少使用。
近年最新應用實例:1、北京賓士300C油箱付隔熱板(乙烯基SMC);2、北汽二代軍車——勇士系列的硬頂、發動機蓋、翼子板、前后保險杠、蓄電池托架(SMC)等;4、東風雪鐵龍標致307前端支架(LFT);5、上汽榮威的底部道流板(SMC);6、上海通用別克凱悅、君悅的天窗板(SMC)、后靠背架總成(GMT);7、上海大眾帕薩特B5防設板(GMT);南汽名爵(MG)車頂(SMC);8、奇瑞在新車型開發中設計SMC制造車門。
二、客車應用。FRP在國內大型、豪華客車中均有應用,幾乎包括如金龍、西沃、安凱、黃海、福田歐V等所有客車廠家的所有車型,涉及應用部件有前后圍、前后保險杠、翼子板、輪板、裙板、(側圍板)、后視鏡、儀表板、倉門板等。客車空調罩用FRP已十分普遍,國內近二十多家企業配套。
在中小型客車中,FRP也有廣泛應用。
展開 一種基于熱效應下荷載-位移曲線確定FRP-鋼混凝土粘結滑移關系的新方法 ¥1.99
“溫度變化后、加載前的初始熱不相容滑移”問題</p><p><strong>摘要</strong>:外貼纖維增強復合材料(FRP)與鋼/混凝土基底之間的界面粘結性能在很大程度上決定了 FRP 加固結構的整體力學性能。
基于塑性損傷模型(CDP)FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型 ¥12.99
本模型為基于CDP的FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型
1. 在部件的建立上,使用殼體模擬FRP,實體模擬混凝土
2. 在材料屬性上,混凝土采用CDP模型,基于混規。FRP材料的單層板模型,并且采用常規殼方式進行鋪層,自定義了“離散”坐標系。
3. 在分析部上,打開幾何非線性,輸出參考點RP-1的力和位移。
4. 在相互作用上,將加載力的平面耦合到參考點RP-1上,并將FRP與混凝土進行綁定
5. 在荷載上,對混凝土底端進行完全固定,限制上表面除了U3方向其他方向的位移。給予U3方向一定位移,采用位移加載。
6. 在網格部分,混凝土采用C3D8R,FRP采用S4R。
得到模型后,可以根據FRP層數、材料屬性進行修改,根據混凝土實際強度進行修改,輸出應力應變曲線或者其他需要的部分即可
以下為模型的CAE文件:
展開 
FRP加固新思路:用凹槽代替U形箍
無論是對于建筑結構還是橋梁結構,利用FRP片材粘貼都已經成為常規手段了。
施工的時候基本就是這個樣子啦,做個界面處理>刷膠>粘貼FRP纖維布。FRP這種材料真是不錯,充分體現了“輕質高強”的思想。重量小,不給已經受傷的梁體添負擔;抗拉強度大,有足夠的能量可以限制梁體裂縫繼續發展。
已經粘貼上FRP纖維布的梁體,如果再壞的話,一定不會是FRP的纖維被拉斷,一定會是——纖維布與混凝土之間的結合被破壞,俗話講,就是脫膠了。
如何解決脫膠這個難題呢?除了研制超強的結構膠以外,考需要研究纖維的粘貼方式。
U形箍與橫向壓條,成為了輔助增強粘貼效果,盡量減小FRP纖維布剝離的“標配”。
但同時,也有研究發現(圖1與圖2來源于百度文庫《第6章纖維復合材加固法》,貢獻者:x大猩猩x),U形箍對抗剝離的效果有限,像下圖這種X形的粘貼方式效果會更好一些。
剛剛偶然地看到一篇文獻,名為:RC connections strengthened with FRP sheets using grooves on the surface,作者是三位伊朗的同行。
在他們的文章里我第一次見到了這種處理方法:
對的,就是在梁上加工凹槽,他們還對凹槽的尺寸進行了標記:
在加工成這樣的凹槽之后,開始纖維布的粘貼,文中提到的粘貼方法中,有一條是:讓凹槽與纖維方向平行——這是不是可以理解為有助于增加膠體與混凝土接觸的實際面積?
這是按照有U形箍的方式粘貼的方案
這是無U形箍的方式進行粘貼的方案
加載與量測方案
大家可能也看到了,這是一個典型的結構工程應用案例,但這不重要,關鍵是文中提出的方法是可以移植的嘛!
展開 FRP格柵約束混凝土板四點彎曲ABAQUS模型 ¥11.99
在Part部分,C代表的混凝土板,FRP-Jing和FRP-Wei分別代表徑向和緯向的FRP格柵支,目的是為了區別兩個方向的FRP的性能不一致。L代表的是支座和加載塊,按照離散剛體建立。
在屬性部分,混凝土采用塑性損傷模型,具體的模型在付費內容中提供了Excel表格,直接輸入抗壓強度即可替換。FRP的材料按照彈性材料進行輸入,并按照最大的抗拉強度作為結束點。
在裝配部分,是1/4模型,并且建立參考點,為了施加荷載,建立參考點。并且為了網格的劃分,相應的切割混凝土板,使得混凝土板的網格和加載塊的網格對齊。
分析步時候采用靜力,通用,打開幾何非線性,并且設置合適的增量步數和增量步大小,矩陣存儲選擇非對稱。
在相互作用部分建立支座及加載塊與混凝土塊的面面接觸,并且對FRP格柵采用內置于混凝土板內,不考慮其粘結滑移。
在荷載部分,因為采用的1/4模型,因此對兩個對稱面要分別設置XSYMM和YSYMM,并且在支座的參考點設置約束U1U2U3UR1,并且在加載點設置位移加載
其余更多細節再付費部分
付費部分提供了該模型的CAE和混凝土塑性損傷模型的Excel
展開 【科普】FRP水槽的生產及應用
【科普】FRP水槽的生產及應用。FRP排水天溝是一種高質量FRP制成的質量輕,強度高、耐腐蝕、易安裝且無需維護的排水設備。排水水槽經自動化連續成型生產線制成的熱固性產品,有著金屬制品及熱塑性制品不可比擬的特性。
FRP集水天溝與不銹鋼等其他材質相比較,具有顯著性價比優勢。一般鋼板天溝用折板工藝生產,長度有限,接口多采用現場焊接方式,施工成本高,難度大。
FRP水槽板材由自動化生產線連續生產制成,沒有長度限制,減少了接口數量,將過分依賴施工人員技能水平的復雜勞動,轉變成DIY方式的簡單操作。
FRP水槽,天溝板材應用范圍:
主要用作建筑屋面天溝和污水處理、農業灌溉、集水槽,收集屋面雨水,是現代化鋼結構廠房優先選用的免維護、耐腐蝕、防老化使用壽命長的集水系統。
玻纖https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2514
展開 【科普】FRP膠衣板對冷鏈車的應用
【科普】FRP膠衣板對冷鏈車的應用。由迪諾科技生產制造的的3.2米超寬FRP板材生產線,所生產的FRP膠衣板,適合用于車廂板或者裝飾板,而車廂板通常可以分為:冷藏車廂、保溫箱體、干貨車廂、特種車廂。
由迪諾科技生產制造的的3.2米超寬FRP板材生產線,所生產的FRP膠衣板,適合用于車廂板或者裝飾板,而車廂板通常可以分為:冷藏車廂、保溫箱體、干貨車廂、特種車廂。
溫廂體由全封閉板塊結構的廂板組成,板塊之間采用高強度結構膠粘接而成,具有連接可靠性和密封保溫性能,廂體安裝簡便快捷。
易修復:冷藏保溫中玻璃鋼表面容易修復,且修復后美觀大方沒明顯痕跡。
成型不受限制:玻璃鋼制品形狀不受限制,相對于鋼材、木材而言可以生產各種形狀,同時制作工藝簡單、成本低,便于量產。
目前冷藏保溫車廂板最常用的組合便是玻璃鋼材料內外板,中間和聚氨酯保溫材料熱壓結合,屬于性價比最好的一種選擇。
環氧樹脂https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2613
展開 【科普】FRP膠衣板對冷鏈車的應用
【科普】FRP膠衣板對冷鏈車的應用。由迪諾科技生產制造的的3.2米超寬FRP板材生產線,所生產的FRP膠衣板,適合用于車廂板或者裝飾板,而車廂板通常可以分為:冷藏車廂、保溫箱體、干貨車廂、特種車廂。
由迪諾科技生產制造的的3.2米超寬FRP板材生產線,所生產的FRP膠衣板,適合用于車廂板或者裝飾板,而車廂板通常可以分為:冷藏車廂、保溫箱體、干貨車廂、特種車廂。
溫廂體由全封閉板塊結構的廂板組成,板塊之間采用高強度結構膠粘接而成,具有連接可靠性和密封保溫性能,廂體安裝簡便快捷。
易修復:冷藏保溫中玻璃鋼表面容易修復,且修復后美觀大方沒明顯痕跡。
成型不受限制:玻璃鋼制品形狀不受限制,相對于鋼材、木材而言可以生產各種形狀,同時制作工藝簡單、成本低,便于量產。
目前冷藏保溫車廂板最常用的組合便是玻璃鋼材料內外板,中間和聚氨酯保溫材料熱壓結合,屬于性價比最好的一種選擇。
來源于:紅眼兔https://www.hongyantu.com/index.php?r=new%2Fview&id=2585
展開 FRP約束混凝土CDP模型-Excel表格 ¥8.88
本內容基于Lam和Teng開的FRP約束混凝土模型所制作的Excel,可用于將其輸入直接到ABAQUS中,用于建立FRP約束混凝土FRP約束混凝土模型,具體如下:
模型介紹:
本模型基于Lam和Teng所開發的應力應變關系模型,在附件中。給予了論文pdf文件
CDP模型:
在表格中修改黃色部分即可得到應力應變及應變損傷關系,將關系輸入到ABAQUS中即可:
附件為:FRP約束混凝土CDP模型的Excel表格+應力應變關系論文
abaqus模擬FRP纖維混凝土板受力分析 ¥20
Abaqus軟件中模擬FRP聚合物增強混凝土板在這種情況下,用FRP(增強聚合物纖維)和鋼筋增強的混凝土板承受25000牛頓的力。它進入并通過該力進入混凝土板本期中使用的分析是以非線性方式執行的靜態常規分析下圖顯示了附著在混凝土板上的FRP纖維鋼筋由具有彈性和塑性的鋼制成,在這里您可以看到鋼筋被埋在混凝土中FRP增強聚合物纖維,代表纖維增強聚合物,用于通過安裝在平板,橫梁和圓柱等表面上來修復或增強各種混凝土結構凝土材料的行為是用混凝土的可塑性破壞來 建模的,在這個模型中,混凝土應力和混凝土應力的行為必須分別包括在個例子中。接下來是根據裂縫位移的混凝土單軸抗拉強度參數在下圖中,您可以看到混凝土板的抗拉強度
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纖維增強復合材料(FRP)在學校外墻設計中的應用
該團隊創建了一個由鋼鐵制成的網格狀框架,以與FRP面板相匹配。鋼z型材被嵌在嵌板中,這樣它們就可以被固定在建筑物上。結構混凝土板突出于建筑物表面,以確保正確數量的面板可以安裝在立面的所有表面上。這使面板更容易從后面工作,并確保更好的采光。這些面板安裝在不同的方向上,以使立面具有隨機效果。建成后,立面環繞著27,000平方英尺的建筑物。
在視覺上,“建筑的墻壁和窗戶的灰色環氧背景將白色的FRP外墻展現出來,非常壯觀。制造、運輸、安裝、油漆和清潔,整個外立面系統花了四個月的時間才完成。這種戲劇性的表達和準確無誤的標志性效果正是我們所希望的。”Chaudhuri說。
展開 frp本構模型的選擇
FRP在達到其抗拉強度前可視為一種理想的線彈性材料,Jin-Won Nam等人利用LS-DYNA中四種不同的FRP布有限元模型(加固混凝土結構)進行對比發現,正交異性的線彈性模型更適合運用在其對混凝土結構模擬上。
Nam J W, Kim H J, Kim S B, et al. Analytical study of finite elementmodels for FRP retrofitted concrete structure under blast loads[J].International Journal of Damage Mechanics, 2009, 18(5): 461-490.
International Journal of Damage Mechanics-2009-Nam-461-90.pdf
展開 案例合集22-FRP構件
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展開 Moldex3D模流分析之FRP(纖維補強材料)
樹脂轉注成型(Resin Transfer Molding,RTM)是利用FRP(纖維補強材料)制造方法的其中一種。FRP是一種由高分子基材通過纖維補強的復合材料;FRP產品因為其高強度和剛度已被廣泛用于航空器和汽車。在樹脂轉注成型的基本制程為:纖維布首先被放入模穴,接著將熱固性樹脂注入到模穴中。
樹脂轉注成型制程最大的挑戰是選擇入口和通風位置,以避免流動不平衡。纖維布內非等向性之滲透率和流體黏度會隨時間增加,而藉由3D模擬工具可以更準確地預測樹脂的充填行為。Moldex3D的樹脂轉注成型模塊可以輔助用戶在產品設計前期(試模和模具制造前)修改及優化成型或設計。
Moldex3D的樹脂轉注成型模塊(RTM)支持樹脂產品的制程仿真。在設計與3D模擬方面,通過充填/熟化的分析,用戶可以更容易評估決定適合的生產條件。此外,樹脂轉注成型模塊提供智能化的精靈工具和后處理器,能夠協助早期缺陷診斷和設計修改。
注:Moldex3D的RTM僅支持實體網格。
樹脂轉注成型(Resin Transfer Molding, RTM)是一種復合材料液態成型制程,適合用來生產需要高強度的產品,且相對于傳統方法可以減少制造時間,已應用于許多地方,對復合材質的量產來說,是個非常具潛力的制程。隨著需求增加及技術的進步,傳統RTM也延伸出許多種特別的制程,諸如HP-RTM、WRTM及CRTM等。其中 濕式樹脂轉注成型(Wet Resin Transfer Molding, WRTM) ,同時包含了壓縮成型及傳統樹脂轉注成型兩種制程(如下圖),利用預先放置好的預填料(charge),經由模具壓縮后充填于鋪排好的纖維布中,大大降低了傳統樹脂轉注成型的充填時間,同時充填也更均勻。此外,依照預填料的擺放設計,也降低了包封及短射等缺陷的產生。
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