2023 PHD-8 ONGOING
发布时间: 2024/07/17 发布者： 原创 浏览量：
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项目负责人： 辛灏辉 博士生：高卿林  |
研究背景：
我国桥梁老龄化严重，大量桥梁病害问题突出。桥梁桥面板因直接承受车辆荷载，且常年暴露在大气环境中，是破坏最频繁和严重的构件之一。对严重破损的桥面板进行替换十分必要。玻璃纤维增强复合材料（GFRP）具有力学性能优异、可塑性好等优点，其在桥梁结构中的应用有利于桥梁跨径突破、服役寿命延长及结构体系提升。是一种有效的结构修复补强材料。然而，由于GFRP中环氧树脂属于高分子材料，徐变显著影响GFRP材料内部疲劳微裂纹聚集、界面疲劳失效和纤维疲劳断裂，损伤耦合时变机理复杂。现有设计方法对疲劳-徐变损伤耦合机理认识不足，缺乏有效的评估手段，成为GFRP材料在桥梁工程中推广应用的一个瓶颈。
研究目标：
1. 通过GFRP单层板的疲劳、徐变和疲劳-徐变耦合时变性能试验，采用实验、理论与数值分析相结合的方法，揭示徐变对GFRP单层板疲劳性能的影响机制，建立单层板疲劳-徐变耦合时变性能多尺度数值模拟方法；
2. 通过GFRP层合板的疲劳、徐变和疲劳-徐变耦合时变性能试验，建立GFRP层合板宏观唯象时变模型，提出GFRP结构疲劳-徐变耦合损伤评估公式，建立可靠的拉挤GFRP结构疲劳-徐变耦合时变性能跨尺度评估方法。
中期进展：
我国桥梁老龄化严重，大量桥梁病害问题突出。桥梁桥面板因直接承受车辆荷载，且常年暴露在大气环境中，是破坏最频繁和严重的构件之一。对严重破损的桥面板进行替换十分必要。玻璃纤维增强复合材料（GFRP）具有力学性能优异、可塑性好等优点，其在桥梁结构中的应用有利于桥梁跨径突破、服役寿命延长及结构体系提升。是一种有效的结构修复补强材料。然而，由于GFRP中环氧树脂属于高分子材料，徐变显著影响GFRP材料内部疲劳微裂纹聚集、界面疲劳失效和纤维疲劳断裂，损伤耦合时变机理复杂。现有设计方法对疲劳-徐变损伤耦合机理认识不足，缺乏有效的评估手段，成为GFRP材料在桥梁工程中推广应用的一个瓶颈。
研究目标：
1. 通过GFRP单层板的疲劳、徐变和疲劳-徐变耦合时变性能试验，采用实验、理论与数值分析相结合的方法，揭示徐变对GFRP单层板疲劳性能的影响机制，建立单层板疲劳-徐变耦合时变性能多尺度数值模拟方法；
2. 通过GFRP层合板的疲劳、徐变和疲劳-徐变耦合时变性能试验，建立GFRP层合板宏观唯象时变模型，提出GFRP结构疲劳-徐变耦合损伤评估公式，建立可靠的拉挤GFRP结构疲劳-徐变耦合时变性能跨尺度评估方法。
中期进展：
1. 完成了针对GFRP单向板时变性能的研究工作，建立了GFRP单向板横向疲劳寿命、能量耗散能力和循环徐变应变的预测模型；
2. 提出了用于预测FRP加固中心缺口钢板疲劳裂纹扩展的理论公式；
3. 探究了GFRP型材翼缘-腹板结合部疲劳损伤机理，研究了失效形态，刚度、能量耗散能力变化规律。
阶段性项目成果：
论文：Q L Gao, H H Xin, Y Y Zhang, et al. Experimental investigation on transverse tension-tension fatigue behavior of pultruded glass-fiber reinforced polymer (GFRP) unidirectional lamina, Construction and Building Materials, 2023, 399: 132527.
大会报告：第26届国际复合材料与结构会议暨第8届国际复合材料力学会议(ICCS26&MECHCOMP8), 博士生高卿林线上参会并作了题为“拉挤GFRP型材翼缘-腹板结合部轴向疲劳性能研究”的报告。