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近日日本研發無粘結碳纖維增強型塑料加固鋼構件..
作者:管理員    發布于:2020-05-21 03:26:17    文字:【】【】【

近日日本研發無粘結碳纖維增強型塑料加固鋼構件法可用于汽車等行業

據外媒報道,日本豐橋技術科學大學(Toyohashi University of Technology)建筑與土木工程系結構工程實驗室的研究人員研發了一種新概念,可利用無粘結碳纖維增強型塑料(CFRP)層板加固關鍵建筑結構中的鋼,從而提升鋼的屈曲性能。此種方法不要求在應用CFRP之前,先進行表面處理,因為CFRP不會粘結在鋼的表面,只是通過提升鋼的抗彎剛度來提高結構強度。

由于CFRP成功在土木工程領域加固了混凝土,其已經發展成為一種加固鋼構件、而不是傳統鋼板的方法。由于CFRP具有重量輕、強度重量比高、抗疲勞、耐腐蝕等優點,因而被廣泛使用。不過,迄今為止,采用CFRP加固鋼的研發工作主要集中于粘結技術,即,使用粘結劑將CFRP粘在鋼表面。但是,粘結加固的缺點是在安裝CFRP之前,需要進行復雜且耗時的表面處理工作。此外,由于鋼在整個使用壽命期間都完全暴露在環境中,此種加固技術的關鍵——鋼與CFRP之間的粘結強度性能也會顯著下降。采用新型粘結CFRP技術代替此種方法也不是特別合適的解決方案,因為不太可能具有成本效益。

于是,研究小組研發了不將CFRP粘結在鋼表面,但是采用CFRP加固鋼的方法。研究表明,此種方法能夠延遲鋼的屈曲,提高鋼棒的壓縮能力,而壓縮能力是否提高,則受碳纖維層數的影響。

該研究第一作者Fengky Satria Yoresta表示:“我們研發了此種無需粘結的CFRP加固鋼法,以替代需要將CFRP粘結在鋼表面的加固方法。此種方法的主要優點是,操作更簡單、耗時更短,而且特別適用于現有的建筑結構元素。免去了處理鋼材表面(如噴砂或手工磨削等)的麻煩,可大大節約成本?!?/p>

該研究組組長兼副教授Yukihiro Matsumoto補充表示:“幾乎所有此前的研究都是采用粘結劑來利用CFRP加固鋼構件,此種方法相當復雜,因為在應用CFRP之前,需要適當進行鋼表面處理,以讓鋼表面可與CFRP粘結,而表面處理還會影響到粘結強度。此外,我們不能完全估計,鋼在使用壽命期間,暴露在環境中時,CFRP和鋼之間的粘結性能會受到怎樣的影響。因此,我們試圖研發無粘結加固法,以改進傳統加固法?!?/p>

他還表示:“無粘結加固法非常有用、易于采用與管理。不過,我們的方法不能順利地傳遞應力,因而需要打造一個適當的力學模型。最終,我們進行了機械模擬和實驗,以證明該加固法的作用?!?/p>

該研究小組認為,其研發的無粘結CFRP加固法不僅適用于土木工程,還能應用于航空航天、汽車和海洋工業等其他領域。此種新方法前途光明,有望被用于快速生產創新型高質量產品。

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