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玻璃钢型材许用应力与应变

 

传统的GFRP强度设计,是先把玻璃钢作为一个均质材料来处理。先假定一个强度准则,其中包括若干待定常数,这些常数依靠简单的试验来确定并加以验证。同时也要建立一些破坏模型,根据这些模型进行强度计算并加以验证。连接设计,拉挤GFRP型材的连接通常有两种方式:胶结连接和机械连接,或者二者复合应用。胶结连接是采用粘结剂将被接材料粘在一起。但应服从下列设计原则:(1)拉挤GFRP型材承受任何载荷时,不应使胶接处成为最薄弱环节;(2)不能简单地用平均应力来预计接头的强度,要考虑到胶层的应力集中现象;(3)避免接头产生剥离应力;(4)对于厚度不大的板件,可采用单面或双面搭接,搭接长度与板厚之比> 15为宜。对于厚度较大的板,应采用斜面或阶梯形搭接,斜面搭接应增加斜接长度,倾角一般控制在5°左右。机械连接机械连接是采用铆接、螺栓连接和销钉连接等,但应服从下列设计原则:(1)满足强度要求;(2)在多列紧固件连接时,避免紧固件受力的不均匀性;(3)避免被接板的刚度不平衡;(4)防止紧固件对孔壁的磨损。要防止连接板的拉伸破坏和剪切破坏,就要正确地选择连接板开孔的端距、边距和行列距,几年来,在工程实践中我们对连接件进行了多次模拟破坏实验,利用得到的数据结合相应的安全系数来确定连接件上的螺栓孔径与孔距。由于复合材料的特性,对于不同的GFRP型材及不同的应用环境,其设计参数都有所不同。这就要求设计者在遵循基本设计原则的基础上,根据具体情况来确定设计参数。与金属材料设计的不同点主要在于不仅要考虑主要载荷,还必须考虑次要的第二向载荷和校核第二向强度,这是因为GFRP型材的经向、纬向强度差别较大。在破坏形式上,对于金属结构,某些高应力区域会使该区域的金属进入塑性,引起应力重新分配而有所缓和。而对拉挤GFRP型材,其应力应变曲线直到破坏时仍呈线性的,没有塑性段。在某些高应力区域会使部分玻璃纤维断裂,断裂纤维上的载荷将传递到未断裂的纤维上,使之逐步断裂而导致破坏。另外,对于拉挤GFRP型材,设计者还可以根据工程需要,在生产型材时对于型材的结构及配方加以改进,使生产出来的型材制品能满足工程设计强度的需要,这也正是拉挤GFRP型材的一大优点。
传统的GFRP强度设计,是先把玻璃钢作为一个均质材料来处理。先假定一个强度准则,其中包括若干待定常数,这些常数依靠简单的试验来确定并加以验证。同时也要建立一些破坏模型,根据这些模型进行强度计算并加以验证。连接设计,拉挤GFRP型材的连接通常有两种方式:胶结连接和机械连接,或者二者复合应用。胶结连接是采用粘结剂将被接材料粘在一起。但应服从下列设计原则:(1)拉挤GFRP型材承受任何载荷时,不应使胶接处成为最薄弱环节;(2)不能简单地用平均应力来预计接头的强度,要考虑到胶层的应力集中现象;(3)避免接头产生剥离应力;(4)对于厚度不大的板件,可采用单面或双面搭接,搭接长度与板厚之比> 15为宜。对于厚度较大的板,应采用斜面或阶梯形搭接,斜面搭接应增加斜接长度,倾角一般控制在5°左右。机械连接机械连接是采用铆接、螺栓连接和销钉连接等,但应服从下列设计原则:(1)满足强度要求;(2)在多列紧固件连接时,避免紧固件受力的不均匀性;(3)避免被接板的刚度不平衡;(4)防止紧固件对孔壁的磨损。要防止连接板的拉伸破坏和剪切破坏,就要正确地选择连接板开孔的端距、边距和行列距,几年来,在工程实践中我们对连接件进行了多次模拟破坏实验,利用得到的数据结合相应的安全系数来确定连接件上的螺栓孔径与孔距。由于复合材料的特性,对于不同的GFRP型材及不同的应用环境,其设计参数都有所不同。这就要求设计者在遵循基本设计原则的基础上,根据具体情况来确定设计参数。与金属材料设计的不同点主要在于不仅要考虑主要载荷,还必须考虑次要的第二向载荷和校核第二向强度,这是因为GFRP型材的经向、纬向强度差别较大。在破坏形式上,对于金属结构,某些高应力区域会使该区域的金属进入塑性,引起应力重新分配而有所缓和。而对拉挤GFRP型材,其应力应变曲线直到破坏时仍呈线性的,没有塑性段。在某些高应力区域会使部分玻璃纤维断裂,断裂纤维上的载荷将传递到未断裂的纤维上,使之逐步断裂而导致破坏。另外,对于拉挤GFRP型材,设计者还可以根据工程需要,在生产型材时对于型材的结构及配方加以改进,使生产出来的型材制品能满足工程设计强度的需要,这也正是拉挤GFRP型材的一大优点。
 

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