玻璃钢锚杆拉伸与固化过程细观力学数值模拟分析

《玻璃钢锚杆拉伸与固化过程细观力学数值模拟分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、论文审阅认定书研究生郭玉在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日万方数据论文审阅认定书研究生郭玉在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日万方数据致谢本研

2、究及学位论文是在导师王延庆副教授的亲切关怀和悉心指导下完成的。从论文的选题、中期工作直至论文的撰写，导师多次为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，始终给予我细心的指导和不懈的支持。王延庆老师严谨的科学态度和治学精神，以及渊博的知识不但对论文质量起到了提高作用，更将对我今后的工作和学习产生深远影响。多年来，导师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向导师王延庆教授致以最诚挚的谢意和最崇高的敬意！深切地感谢江利教授、孙智教授、刘金龙教授、沈承金教授、张生辉副教授、钟耀东副教授、王晓虹副教授和刘世丰老师等在求学期间给予的热情关怀和

3、帮助！在研究生学习期间，得到了王中明、王高垒、汪正园、陈辉、张宇、周建等同学的支持和帮助；感谢他们几年来一直陪伴着我，为我营造了良好的学习和科研环境。感谢在参考文献中列出的以及没有列出的所有给予我启发的研究成果的作者！感谢我的家人在我攻读硕士学位期间给予的理解、支持和鼓励，在此致以深深的谢意！最后，感谢百忙中抽出时间给予悉心评阅和指教的诸位专家，祝你们平安健康快乐。万方数据摘要在玻璃钢锚杆中，纤维是载荷的主要承担者，杆体受拉纤维断裂失效后，在断点发生纤维脱粘和杆体裂纹扩展是两种主要破坏形式。另外，玻璃钢锚杆生产中，经历由高温到低温的固化过程，产生热残余应力也

4、是不可避免的。本论文主要对玻璃钢锚杆拉伸过程中，纤维拉脱、杆体裂纹扩展两种破坏失效形式以及玻璃钢锚杆杆体在固化过程中的热残余应力分布进行了数值模拟。本论文所进行的数值模拟是采用通用有限元模拟软件ANSYS与自主开发程序相结合的方法，以玻璃钢锚杆的尺寸为基础建立初始条件、边界条件、失效准则、材料和状态方程来进行。主要研究内容如下：对单根纤维拉脱模拟分析了理想界面、不同界面层厚度和不同界面层弹性模量对单根纤维拉脱的影响。研究结果表明：在单根纤维拉脱过程中，下端脱粘点和上端面都会出现应力集中，且下端脱粘点的应力集中范围和程度要大于上端面。适当增加界面层厚度、减小界

5、面层的弹性模量，界面上应力分布更均匀，有利于减少应力集中的范围和程度，界面产生塑性变形的能力增大，界面脱粘载荷增大，从而可以避免杆体发生脆性破坏，提高其强度和韧性。对杆体裂纹扩展模拟分析了纤维断裂后裂纹扩展的模式和界面强度对损伤演化发展的规律。研究结果表明：强界面情况下，纤维断点处产生的裂纹沿垂直于纤维轴向的基体中扩展，纤维上应力迅速增大，纤维上容易出现应力集中，材料往往出现脆性破坏，但已断纤维和邻近纤维上的应力都会迅速恢复；弱界面情况下，纤维断点处产生的裂纹在已断纤维和其邻近基体的界面上沿纤维轴向进行扩展，界面脱粘，邻近纤维上应力集中的范围和程度都比较小，

6、材料表现出较好的韧性，已断纤维和邻近纤维上的应力恢复得慢；在中等界面的情况下，纤维断点处产生既会发生纤维脱粘也会发生裂纹扩展，使材料既能保持一定的强度，又表现出一定的韧性。对固化过程中杆体中热残余应力分布模拟分析了固化温度、纤维弹性模量、基体弹性模量、纤维体积分数和界面层弹性模量等工艺参数对玻璃钢锚杆杆体中热残余应力分布的影响规律。研究结果表明：固化温度升高，纤维弹性模量增大，基体弹性模量增大，纤维体积分数增加，都会引起玻璃钢锚杆杆体中热残余应力增大。界面层弹性模量增加，玻璃钢锚杆杆体中的热残余应力集中向界面层中转移，热残余应力集中减少。当界面层的弹性模量与

7、纤维的弹性模量相差比较小时，杆体中的热残余应力会大大降低。论文有图63幅，表3个，参考文献86篇。关键词：玻璃钢锚杆；拉伸；残余应力；细观力学；数值模拟I万方数据AbstractInGFRPbolt,themainloadisundertakenbythefiberandthefiberdebondingandthecrackpropagationarethetwomainformsoffailurearoundthebreakpointafterthefiberfractionfailurefortheboltbody’stension.Inadditio

8、n,intheproductionofGFRPbol