仿生PVA纖維增強水泥復合板的試驗研究.pdf

1、仿生作為新時代的一種潮流，必將成為新型建筑材料設計的重要手段。本文從仿生學角度借鑒魚鱗片的“覆瓦狀結構”，將仿生聚乙烯醇(Polyvinylalcohol，PVA)纖維增強復合板的結構設計為“碳纖維增強復合材料(CarbonFiber Reinforced Plastic，CFRP)+橡膠+PVA纖維增強水泥板”，使其具有優(yōu)良的力學性能，滿足未來防護工程的要求。
　　本文對不同纖維摻量的PVA增強水泥板進行了沖切試驗。試驗結果表明

2、:隨著PVA纖維的摻入，PVA纖維增強水泥板由脆性破壞變?yōu)樗苄云茐?。然而，纖維的摻入對試件破壞的最大荷載沒有明顯影響;纖維的最佳摻量為2％。此外，本文還對PVA纖維增強水泥板進行了簡化彈塑性分析，結果表明，該分析方法能較好的滿足工程計算要求。
　　本文對不同沖擊速度（1m/s、2m/s、3m/s、3.5m/s、4.5m/s）下的PVA纖維增強水泥板進行了侵徹試驗。結果表明:與沖切試驗對比，在沖擊荷載作用下，最大荷載增加;最大荷載對

3、應的位移減少;試件破壞消耗的能量減少，并且，能量隨著沖擊速度的增加而增大。
　　通過對不同軸向（經向、緯向）、不同層數（一層、兩層）的CFRP進行單軸拉伸試驗，獲取CFRP在拉伸狀態(tài)的力學性能。試驗結果表明:CFRP單軸拉伸破壞呈現明顯非線性與脆性;一層（或兩層）CFRP經向拉伸強度、彈性模量比緯向強度均提高20％。同為經向（或緯向）CFRP，一層拉伸強度、彈性模量比兩層均有提高。
　　對橡膠進行壓痕試驗，獲取了橡膠的荷載-

4、位移曲線。并在此基礎上利用Ansys Workbench有限元軟件基于Mooney-Rivlin模型建立平面模型，標定橡膠材料參數。結果表明，所得擬合參數可靠，具有較高的精度。
　　本文對不同CFRP覆蓋模式下的復合板進行了沖切試驗。試驗結果表明:當整塊CFRP覆蓋時，復合板最大荷載隨著CFRP層數的增加而增大，在破壞過程中，橡膠和混凝土界面發(fā)生剝離;而在鱗片狀CFRP覆蓋下，CFRP層對PVA纖維增強水泥板的約束相對較弱，因此最