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柔性纖維混凝土的動(dòng)力響應(yīng)

2005-09-24 00:00

[摘 要]  研究碳/芳綸混雜柔性纖維混凝土的動(dòng)力特性從柔性纖維的幾何特點(diǎn)和受力性能出發(fā),采用了懸臂梁纖維混凝土試件進(jìn)行波動(dòng)特性的研究。柔性纖維混凝土能夠承受較大的變形,增大了材料能量耗散,改善了動(dòng)力性能纖維混雜以及波紋纖維的曲線角對(duì)其動(dòng)力耗散有重要的作用

[關(guān)鍵詞]  混雜柔性纖維;纖維混凝土;動(dòng)力響應(yīng)

柔性纖維復(fù)合材料是20世紀(jì)80年代后期才出現(xiàn)的一種新型材料,它與熱固性或熱塑性聚合物基體復(fù)合材料相比有較大的變形范圍,有較高的承載能力和良好的動(dòng)力性能,在低應(yīng)力作用時(shí),呈低剛度性能,而在高應(yīng)力作用時(shí),卻表現(xiàn)出相當(dāng)高的強(qiáng)度和剛度。它的應(yīng)用也很廣泛,從汽車、飛機(jī)的輪胎、傳送帶,輕便房屋結(jié)構(gòu),帳篷降落傘,減速器防彈衣,建筑隔板到球拍等都可以用柔性復(fù)合材料來制造[1]。

混凝土材料一直是一種低應(yīng)變的脆性材料主要是用于抗壓和靜態(tài)環(huán)境,隨著混凝土改性的研究混凝土的彈塑性功能日益增長(zhǎng),傳統(tǒng)觀念上的混凝土已經(jīng)被大大突破了,具有特殊功能的混凝土不斷涌現(xiàn)[2,3]。混雜柔性纖維混凝土,利用不同性能的纖維材料構(gòu)建柔性纖維混凝土,充分發(fā)揮不同纖維的優(yōu)勢(shì),混雜效應(yīng)明顯,是纖維混凝土研究的一個(gè)新的方向

1  柔性纖維的幾何分析

為了適應(yīng)低應(yīng)力較大的變形需要,柔性復(fù)合材料的增強(qiáng)纖維通常設(shè)計(jì)為曲線形狀。 對(duì)于連續(xù)纖維而言可考慮設(shè)計(jì)為正弦波型的纖維形式[23]

 

      

其中λ為波長(zhǎng),a為幅值。

若用θ表示纖維曲線的切線夾角,那么

纖維的微分長(zhǎng)度為

其中       。由式(2)可知

這樣波長(zhǎng)內(nèi)纖維長(zhǎng)度

利用第二類橢圓積分式(5)可表示為

其中

對(duì)于連續(xù)纖維,其曲線形式組合通常可分為等相位組合和隨機(jī)相位組合兩類。 對(duì)于等相位曲線纖維x坐標(biāo)相同,曲線纖維的θ