碳纤维混杂纤维混凝土抗冲击性能研究

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中图分类号：Ｔ５８５２Ｕ２．７文献标识码：Ａ
Ｉｍｐａｔｍｅｈａｉａｏｅｔｅｆｃｎｒｔｅｎｏｃｄｗｉｈｈｂｒｄｃｒｎｂｅｓｃｃｎｃｌｐｒｐｒｉｓｏｏｃｅｅｒｉｆｒｅｔｙｉａｂｏｆｒｉ
差，即使是钢筋混凝土，冲击荷载作用下混凝土也易在于脆性断裂和脱落。这也是受冲击荷载作用的桥梁、道路、坝等民用工程结构和军用工程结构的混凝土堤
易于损伤断裂的原因。
碳纤维、合成纤维和天然纤维等对混凝土的增强效果不同，些可以提高混凝土的抗冲击性能；有有些可以提
的抗冲击混杂效应系数
Ｔｂ４Ｔｅｃｍｐｒｓｎｏａ．ｈｏａｉｏｆｉａｔｆｃｏｆｍｐｃａｔｒｏｄｆｅｅｔｈｂｉｂｒｒｉｆｒｅｏｃｅｅｉｒｎｙｒｄｆｅｅｎｏｃｄｃｎｒｔｆｉ
面国内外研究较热一主要研究集中在混杂纤维增，
纤维增强混凝土是以混凝土为基体，维为增强纤材料所制成的水泥基复合材料的总称。由于纤维可以
强水泥基复合材料研究，于混杂纤维混凝土抗冲击对
振第３卷第ｌ１２期
动
与
冲
击
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＯＮＡＮＤＳＩＨＯＣＫ
碳纤维混杂纤维混凝土抗冲击性能研究
王璞，黄真，周岱，王贤栋，张昌
２０４）０２０
（上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院土木工程系，上海
ｈｂｉｂｒｒｉｆｒｅｏｃｅｅｙｒｄｆｅｅｎｏｃｄｃｎｒｔｉ
外形上具有铣削锯齿及两端锚钩等结构，长度从１０ｍｍ
～
５ｍ，０ｍ等效直径从００ｍ～ｍ不等，．１ｍ１ｍ这种几何
３混杂纤维混凝土增强机理分析
１＋２的正混杂效应。１＞
混杂效应系数应同时考虑各单一纤维的作用，可采用差值法和比值法定义引，本文建议采用下列公式计算混凝土的抗冲击力学性能的混杂效应：
凝土学会ＡＣ的混凝土落锤冲击试验装置，Ｉ自行设计落锤弯曲冲击试验装置，行了不同种类和掺量的进
碳纤维、钢纤维和聚丙烯纤维混杂纤维混凝土的冲击
第１２期
王
璞等：碳纤维混杂纤维混凝土抗冲击性能研究
性能的研究较少。
很好地抑制裂缝的开展，纤维增强｝凝土是改善混凝昆土受力性能的有效方法。
长期以来，们较多地关注单一纤维对混凝土的人
基金项目：国家自然基金项目（１７２５５１８６）收稿日期：２１００１— ６—２修改稿收到日期：０ｌ７— ８０２１ —Ｏ２第一作者王璞男，究生，９７年２月生研１８
ｒｉｆｒｅｏｃｅｅｈｓｂｔｒｉａｔｒｓｓａｃａａｉｙｃｍｐａｅｔｈｔｏｆｅｏｃｅｅ．ｅｎｏｃｄｃｎｒｔａｅｔｍｐｃｅｉｔｎｅｃｐｃｔｏｅｒｄｗｉｈｔａｆｏｈｒｃｎｒｔＫｅｗｏｄｉｙｒｓ：ｍｐａｔｍｅｈａｉａｐｏｅｙ；ｈｂｄｆｂｒｒｉｆｒｅｃｎｃｅｅ；ｓｅｌｆｂｒ；ｃｒｏｆｂｅ；ｃｃｎｃｌｒｐｒｔｙｒｉｅｅｎｏｃｄｏｒｔｉｔｅｉｅａｂｎｉｒｐｌｐｏｙｅｅｆｂｒｏｙｒｐｌｎｅｉ
ｔｔｅｈｄｕｇｓｄｂｈＣ，ｎｅｉｐｃｍｃａｉｌｒｐｒｅｆｙｒｂｒｒｉｏｃｄｃｎｒｔＨＦＣ）ｅｔｏｓｇｅｔｙｔｅＡＩａｄｔｍａｔｅｈｎａｐｏｅｔｓｏｂｉｆｅｅｎｒｅｏｃｅｅ（ｙＲｓｍｓｅｈｃｉｈｄｉｆ
力的提升倍数。从表３和图４可以看出，比２／０配０２／２１和１／６１的碳纤维混杂纤维对混凝土的抗冲／１／／１１击性能提高幅度最大，冲击能力提升倍数分别达到抗
８３．８和６７。．５
混凝土的优点是抗压强度高、材容易、成型、取易
增强效果ｊ。事实上，同种类的纤维，钢纤维、不如
价格低廉、可与钢材结合制成各种承重构件。但是混凝土致命弱点为抗拉强度低、性大、开裂、性差，脆易韧从而降低混凝土结构的承载能力，缩短使用寿命，成为各种灾难事故的隐患。特别是混凝土的抗冲击性能
摘要：对比美国混凝土学会的混凝土落锤冲击试验装置，自行设计了混凝土落锤弯曲冲击试验装置，行了不进
同几何尺寸及弹性模量的碳纤维、钢纤维和聚丙烯纤维混凝土的抗冲击力学性能试验研究。分析比较了不同纤维几何尺寸和弹性模量、种类和掺量对混杂纤维混凝土抗冲击性能的影响和增强机理。通过定义混杂效应系数，可定量评价混凝土抗冲击力学性能的正混杂效应。研究表明：纤维可以明显提高混凝土的抗冲击强度，中碳纤维混杂纤维混凝土的提其高幅度更为显著。关键词：抗冲击性能；混杂纤维混凝土；钢纤维；碳纤维；聚丙烯纤维
ＳａｇａＪｏｎｎｖｒｔ，ｈｎｈｉ０２０ｈｎ）ｈｎｈｉｉｔｇＵｉｓｙＳａｇａ２０４，Ｃｉａａｏｅｉ
Ａｂｓｒｃ：Ａｎｉａｔｂｎｉｇｔｓｔｏｏｏｒｔｎｅｔｅｕｐｎｓｗｅｅｄｖｌｐｄｃｍｐｒｄｗｉｈｉａｔｔａｔｍｐｃｅｄｎｅｔｍｅｈｄｆｒｃｎｃｅｅａｄｔｓｑｉｍｅｔｒｅｅｏｅｏａｅｔｍｐｃ
模型、多缝开裂模型和断裂力学模型。Ｊ。。从几何形状及尺寸上来看，次试验所用纤维的本
图４不同纤维配合比的混杂纤维混凝土抗冲击能力提升比较
Ｆｇｈｏａｉｎｏｉｅｅｔｉ．４Ｔｅｃｍｐｒｓｆｄｆｒｎｏｆ
ｐｓｉｅｈｂｉｆｃｆｃｎｒｔｎｉｉａｔｂｈｖｏｓｓｇｅｔｄＴｅｓｄｅｕｔｓｏｄｔａｙｒｄｃｒｏｂｒｏｉｖｙｒｅｆｔｏｏｃｅｅａｔｍｐｃｙｒｓｌｈｗｅｈｔｈｂｉａｂｎｆｅｔｄｅ — ｕｓｉ
ｗｉｈｄｆｅｅｔｋｎｓａｄｐｒｅｔｆｃｒｏｂｒｔｅｂｅｓａｄｐｌｐｏｙｅｅｆｂｒｗｅｅｉｖｓｉａｅｔｉｆｒｎｉｄｎｅｃｎｓｏａｂｎｆｅ，ｓｅｌｆｒｎｏｙｒｐｌｎｅｒｎｅｔｇｔｄ，ａｄｔｅｅｆｃｆｉｉｉｎｈｆｅｔｏｉｅｙｅｎｃｎｅｔｎｆｂｒｔｐｓａｄｏｔｎｓｏＨｙＲＣ’ ｍｐａｔｐｅｆｒｎｅｗａａｌｚｄ．ＡｙｒｄｆｃｏｏｅａｕｔｑａｔａｉｅｙｈＦＳｉｃｒｏｍａｃｓｎａｙｅｈｂａｔｒｔｖｌａｅｕｎｉｔｌｔｅｉｔｖ
高混凝土开裂后韧性，限制裂缝宽度发展；些有抗爆有
防火能力等。根据复合材料理论Ｊ通过不同纤维混，合，它们之间性能互补，过产生正混杂效应，以达通可到一加一大于二的效果，而产生性能可靠，具有较从且好社会经济效益的新型高性能复合材料。这一方
ＷＡＮＧＰｕ，ＨＵＡＮＧｅＺｈｎ，ＺＨＯＵｉＤａ，ＷＡＮＧＸｉｎｄｎａ — ｏｇ，ＺＨＡＮＧｈｎＣａｇ
（ｅａｔｅｔｆｉｌｎｉｅｒｇＳｈｏｏＮｖｌｒｈｅｔｒ，ｃａｎｉｌｎｉｅｎ，ＤｐｒｎｏＣｖｇｎｅｎ，ｃｏｌｆａａＡｃｉｃｅＯｅｎａｄＣｖｇｅｒｇｍｉＥｉｔｕｉＥｎｉ
３１混杂效应系数．
形状及尺寸的多层次性与混凝土复合材料多相、层多次的结构组成相呼应，以对小到水泥净浆，到粗骨可大料的各级混凝土组分进行加强，成纤维加强材的级形配结构，而抑制各个层面的裂缝，从多级极配结构有利于纤维增强混凝土力学性能相互补充、促进，而产生进

混凝土中添加纤维的标准规范

混凝土中添加纤维的标准规范一、前言混凝土是一种广泛应用于建筑、道路等领域的材料，其性能直接影响着工程质量和使用寿命。

传统的混凝土在抗拉和抗裂方面存在较大的缺陷，因此添加纤维成为提高混凝土性能的一种有效途径。

本文将从纤维材料、添加量、混凝土性能等多个方面介绍混凝土中添加纤维的标准规范。

二、纤维材料纤维是混凝土中添加的一种物料，其性质直接关系到混凝土的性能。

目前常用的纤维材料主要有以下几种：1.钢纤维：钢纤维具有优异的抗拉强度和耐腐蚀性能，适用于高强度混凝土和耐久性要求较高的工程。

钢纤维的长度一般在20mm~50mm之间，直径为0.2mm~1.0mm。

2.玻璃纤维：玻璃纤维具有良好的耐碱性和耐腐蚀性能，适用于化学厂、水处理厂等工程。

玻璃纤维的长度一般在6mm~25mm之间，直径为0.2mm~0.3mm。

3.聚丙烯纤维：聚丙烯纤维具有优异的耐碱性和耐腐蚀性能，适用于地下建筑、桥梁、机场跑道等工程。

聚丙烯纤维的长度一般在6mm~50mm之间，直径为0.1mm~0.3mm。

4.碳纤维：碳纤维具有优异的抗拉强度和刚度，适用于高强度混凝土和要求轻质化的工程。

碳纤维的长度一般在10mm~50mm之间，直径为0.02mm~0.05mm。

5.天然纤维：天然纤维如草木纤维、棕榈纤维等具有较好的环保性能，适用于公共建筑、景观工程等。

天然纤维的长度和直径差异较大，一般在10mm~100mm之间。

三、添加量纤维的添加量是影响混凝土性能的重要因素。

一般而言，添加量应根据混凝土的用途、设计强度等进行确定。

目前，国家标准GB/T 25372-2010《混凝土纤维》规定了不同类型纤维的添加量，具体如下：1.钢纤维：钢纤维的添加量一般为体积掺加量的0.5%~2.0%。

2.玻璃纤维：玻璃纤维的添加量一般为体积掺加量的0.5%~2.0%。

3.聚丙烯纤维：聚丙烯纤维的添加量一般为体积掺加量的0.1%~0.3%。

4.碳纤维：碳纤维的添加量一般为体积掺加量的0.1%~0.5%。

基于ABAQUS碳纤维树脂基复合材料抗冲击性能研究

科技风2019年1月DOI：10.19392/ki.1671-7341.2019021674理论研究___________________________基于ABAQUS碳纤维树脂基复合材料抗冲击性能研究陈鑫马士东刘升辉中国民航大学航空工程学院天津300300摘要：随着复合材料的工艺越来越成熟，其良好的物理性能，如比强度高、比刚度高、比模量高、耐腐蚀性好、结构重量轻等优良性能，得到了航空领域的一致认可。

但复合材料的抗冲击性能比较差，当其受到外来物冲击时可能造成严重的损伤，因此使研究成为了必要。

本文对有限元软件ABAQUS做了简要说明，并用其对碳纤维树脂基复合材料层合板的冲击进行建模模拟，对冲击后层合板失效性能做了简要分析。

关键词:碳纤维树脂基;复合材料；冲击;ABAQUS建模；失效分析复合材料是一种非均匀的混合物，具有多种分类。

其中纤维复合材料由于比重小，比强度和比模量大，而用量最大，应用最广。

最常见的形式之一是交错粘合的层合板，层合板是由一层层的纤维平行铺设后，再注入未固化的环氧树脂或其他基体材料，其中基体在纤维问起传递载荷的作用，使纤维能够承受压缩和剪切裁荷。

[1]1ABAQUS简介ABA_U5公司根据用户的反馈不断解决各种技术难题并改进软件，如今，ABAQUS软件已经逐步完善，从简单的线弹性静态问题到复杂的高度非线性问题，从单个零件的力学分析到多个庞大复杂系统的多物理场耦合分析，ABAQUS都能驾驭。

具体而言，ABAQUS除了能有效的进行静态和准静态分析、模态分析、瞬态分析、接触分析、弹塑性分析、几何非线性分析、碰撞和冲击分析、爆炸分析、屈曲分析、断裂分析、疲劳和耐久性分析等结构分析和热分析外，还能进行流固耦合分析、热固耦合分析、声场和声固耦合分析、压电和热固耦合分析、质量扩散分析等。

⑵2动态接触理论模型下面介绍两种接触理论模型，第一种由He:提出，该算法一般将冲击物看作刚体，不受外力冲击而变形，将受冲击板作为形变体，假设脉冲时间和压力峰值受冲击物的速度、质量和材料弹性性能的影响。

纤维混凝土技术论文

纤维混凝土技术论文纤维混凝土是提高混凝土抗裂性能的有效技术措施之一。

下面是店铺整理的纤维混凝土技术论文，希望你能从中得到感悟!纤维混凝土技术论文篇一浅议纤维混凝土【摘要】本文通过介绍纤维的种类、应用及优缺点，简单论述了纤维在混凝土中的作用机理及其对混凝土各项性能的影响。

【关键字】混凝土;纤维;机理;性能混凝土一般是由水泥、粗骨料、细骨料和水经过凝结硬化而形成，有时也包含活性掺合料、惰性掺合料、外加剂等组分。

由于混凝土是弹性模量较高而抗拉强度较低的材料，所以若混凝土在受约束条件下发生收缩而产生的拉应力大于其抗拉强度，则会导致产生裂缝。

近代科学关于混凝土强度的微观研究以及大量工程实践所提供的经验都说明，混凝土的裂缝是不可避免的，裂缝是一种人们可以接受的材料特征，科学的要求应是将其有害程度控制在允许范围内。

纤维增强混凝土(下面简称纤维混凝土)是提高混凝土抗裂性能的有效技术措施之一。

纤维混凝土可以看作是混凝土与相对较短的、离散的、不连续纤维复合而成。

纤维的掺入并不能从根本上提高混凝土强度，其主要作用是控制纤维混凝土的开裂，并在水泥基体开裂后，改善材料的性能。

纤维在开裂期间通过桥接作用，为纤维混凝土提供开裂后的延性。

尽管纤维混凝土与整个混凝土生产市场相比所占份额仍然较小，但它在北美仍然具有20%的年增长率，每年世界上混凝土使用的纤维已达到300000吨以上。

目前纤维混凝土主要应用于混凝土路面(60%)、喷射混凝土(25%)、预制构件(5%)和其它一些特殊结构中。

1、纤维的种类混凝土掺加的纤维包括:不同形状和尺寸的钢纤维、聚合物纤维、玻璃纤维和天然纤维等.1.1 钢纤维钢纤维是一种短小、长度不连续、长径比大约20-100、有多种截面形状的钢质纤维。

它可以由割断钢丝、切削钢片或钢材经加热熔融后抽丝而成。

钢纤维通过沿着长度或在末端呈现特形状态，以此加强水泥基材和纤维的粘结力。

1.2 玻璃纤维玻璃纤维是从熔化的玻璃中抽丝而得，通过加热的铂槽底部或套管抽成细丝，一般以短切纤维方式使用。

碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究

碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究碳纤维复合材料是一种具有高强度、轻质、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能的材料，广泛应用于航空、航天、汽车、轨道交通、船舶等领域，成为新一代高性能材料。

然而，碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究一直是研究的热点和难点之一。

本文将分析碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究现状，并展望未来。

一、碳纤维复合材料的实物强度研究1. 实物试验实物试验是研究碳纤维复合材料实物强度的重要方法。

通过实物强度试验，可以获得材料的实际强度和断裂韧性等基本性能指标。

根据试验方法的不同，可以分为单轴拉伸试验、双向剪切试验、缩径拉压试验、冲击试验等。

单轴拉伸试验是最常用的实物试验方法，通过拉伸试验机将样品施加单向拉伸力并测量应力-应变曲线，从而得到材料的拉伸强度、屈服强度、弹性模量和拉伸应变能等指标。

缩径拉压试验可以获得材料在径向压缩和拉伸状态下的强度和变形行为，适用于研究压缩和拉伸异向性。

冲击试验则可以模拟材料在受到冲击载荷时的响应，研究材料的韧性和抗冲击性能。

2. 实物强度影响因素碳纤维复合材料的实物强度受多种因素影响。

材料的纤维类型、体积分数和层叠方式对材料强度有很大影响。

纤维和基体之间的界面粘结力也是影响强度的重要因素。

此外，加工过程中的处理方式和温度等因素也会对材料强度造成影响。

3. 实物强度研究进展随着复合材料在工业领域的广泛应用，实物强度研究也得到了长足发展。

目前，国内外研究机构多采用复合材料的细观结构分析和材料力学性能测试相结合的方法进行研究。

此外，利用样本的数字化设计和孔洞、缺陷等不良状态的模拟，并通过计算机仿真技术对碳纤维复合材料的实物强度进行研究也越来越成为趋势。

二、碳纤维复合材料的模拟仿真研究1. 模拟仿真原理模拟仿真技术是一种基于数值计算方法的虚拟试验方法，能够通过计算机模拟材料受载情况，并得到物理量的计算结果，如材料应力、变形、破坏等。

这些计算结果可以帮助研究人员更好地了解材料的性能特点和响应规律。

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