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通过整合应变解决方案提供全面的薄壁复合横梁分析服务

2021-02-04 |   点击量:1141

如今,人们对木材这种可持续建筑材料的兴趣不断提高。面对这种趋势,昆士兰大学土木工程系及相关的结构实验室开发了一种新型创新结构。薄层纤维增强聚合物 (FRP) 与薄木板或木板材相结合,创造出高性能、重量轻、易施工的结构件。这种新型复合材料被称为混合 FRP-木材 (HFT) 薄壁结构。并且,为了对此类横梁的结构行为进行研究,对一系列制成的横梁样件进行了 4 点弯曲测试。在测试过程中同时使用了接触式和非接触式系统,以准确测量应变和位移。 

对 HFT 横梁进行了 4 点弯曲测试。主要测试目的是寻找这些横梁被弯曲时的抗弯能力、结构行为和失效模式。3D 数字图像关联系统用于关注应力最大的区域,而且实践证明全场数据和三维测量具有极为重要的价值。在不需要完整 3D 数据集的重点横梁区域,传统的 1D 应变片和线性电位计采集到了所需的测量结果。

在位移控制中使用了该大学的万能试验机,以便在 HFT 横梁测试样件上引起适当的载荷。为了完全准确地收集横梁上所有临界点的测量数据,前面所述的几种设备都得到了使用。在上图中,横梁的上下法兰都连接了应变计。线性电位器也连接到下法兰,以采集横梁在加载方向的位移。最后,3D DIC 系统的立体摄像机水平安装,测量横梁前幅板的全场位移和应变分布。前辐板本次测试最重要的分析区域。

这种系统配置采用了两种不同但同样有益的方式,非常高效。从数据要求角度看,在目标点数据充足的样件区域使用应变片和电位计,而在可能出现各向异性和/或平面外位移的区域则利用全场(连续)DIC 数据。在此示例中,接触式设备在摄像机视野之外的所有区域也都很有用。从总测试时间角度看,通过在辐板区使用 DIC 代替应变片,显著节省了测试设置的时间。  利用 DIC 的全场功能,在同一视场内的设置速度,始终比连接多个应变片更快。

多个测量系统有一项优势未得到充分利用,那就是相邻和冗余数据的区域。在本方案中,将上下应变片数据与上下幅板区 DIC 数据进行对比,研究纤维增强聚合物 (FRP) 外层的应变连续性。DIC 的平面外位移数据与电位计的冗余位移数据也得到了对比。能在多大程度上将相邻数据和冗余数据用于验证测试结果,能建立起对最终分析的信心。

1 关于这种称为“混合 FRP-木材 (HFT) 薄壁结构"的新型建筑结构的更多详细信息,您可以阅读 Fernando 等人于 2017 年 12 月 15 日首次发表的期刊文章“Hybrid fiber-reinforced polymer-timber thin-walled structure members”。博士研究生 Weiqi Cui 和首席科学官 Chris Russ 为此案例研究做出了额外贡献。

 

关键词:疲劳试验机  电子万能试验机   液压万能材料试验机  拉伸试验机   冲击试验机   扭转试验机   弯曲试验机   失效分析

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