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我校在碳纤维复材组合结构领域取得研究进展

日期:2020-11-11  稿件来源:土木与水利工程学院  

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近日,我校土木与水利工程学院王静峰教授课题组在碳纤维复材组合结构领域取得研究进展,其论文Performance and design of partially CFRP-jacketed circular CFT column under eccentric compression发表在国际期刊Journal of Constructional Steel Research上,并被国际著名工程学科技网站Advances In Engineering(简称AIE)作为关键科学文章进行了专题报道。土木与水利工程学院2016级博士生沈奇罕为论文第一作者,王静峰教授为通讯作者。

AIE专题报道图片

AIE专题报道图片

碳纤维及其复合材料是一类具有重大战略意义的高性能新型材料,在航空航天宇宙空间事业、海洋开发以及土木、机械、运输等工程工业领域有着广泛应用,特别是在建筑结构、道路交通和海洋工程中具有巨大的性能优势和应用潜力。然而,碳纤维在建筑结构中使用至今仍面临着如碳纤维布界面粘结强度、提升效果和混凝土约束特性影响等一些关键难题。如何揭示结构构件在碳纤维复材的不同布置方式下的约束机理,对性能化设计和应用具有重要意义。

王静峰教授课题组通过开展21根碳纤维间隔包裹圆钢管混凝土柱的偏压性能试验,研究了不同材料强度和碳纤维复材布置对钢管混凝土柱的破坏形态、承载力和延性等约束效果影响。基于有限元法建立了考虑碳纤维断裂失效特性和混凝土约束状态分区的理论分析模型,用试验结果验证了分析模型的准确性。研究对碳纤维的侧向包裹工作机制、约束应力三维传递机理以及混凝土约束状态分布规律进行了深入的分析和阐释,提出了碳纤维复材在受压构件中的优化布置方法,建立了碳纤维复材环向约束钢管混凝土受压构件的计算方法。研究发现,环向布置碳纤维复材与钢管混凝土受压柱的协同工作性能良好,碳纤维复材显著提高了钢管混凝土柱的受压承载力,且限制了钢管向外屈曲,提升了构件变形能力。该研究成果对碳纤维复材在建筑工程中的发展和应用具有指导性意义,受到美国、英国和澳大利亚等国际著名学者的一致好评。

近年来,王静峰教授课题组连续在土木工程领域Thin-Walled StructuresEngineering StructuresJournal of Constructional Steel Research等多本国际著名期刊上发表了涵盖钢结构与组合结构、智能建造和建筑工业化、工程结构抗震减震等方向的重要研究成果60余篇,研究成果被广泛应用于实际工程。

Advances in Engineering于2005年在加拿大成立,其主要目的是及时快速地报道重要的科学研究成果和创新技术。AIE所报道的论文由国际专家顾问组选出,方向包括材料、化学、电子、机械、土木、生物医学工程以及通用工程,中选率为以上领域发表论文总数的1‰。AIE拥有广泛的读者群,每月阅读量高达85万次,除受到全球主要研究机构的关注外,还被全球排名前50位的工程公司所链接,用于跟踪全球最新突破性科技进展。

该项工作得到了教育部新世纪优秀人才支持计划项目资助。

Advances in Engineering(AIE)报道原文链接:https://advanceseng.com/performance-design-partially-cfrp-jacketed-circular-cft-column-eccentric-compression/

相关文章连接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0143974X19311393

AIE检索作者信息图

AIE检索作者信息图

偏压试验图

偏压试验图

约束应力三维传递机理、混凝土约束状态分布特征

约束应力三维传递机理、混凝土约束状态分布特征

(刘用/文 沈奇罕/图 刘梅/审核)

责任编辑:刘红平

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