形状记忆合金用于结构裂缝自修复的研究-论文.pdf

《形状记忆合金用于结构裂缝自修复的研究-论文.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第26卷第4期甘肃科学学报Vo1．26NO．42014年8月JournalofGansuSciencesAug．2014形状记忆合金用于结构裂缝自修复的研究狄生奎，王周峰，项长生，王立宪(1．兰州理T大学土木工程学院，甘肃兰州730050；2．西部土木T程防灾减灾教育部T程研究中心，甘肃兰州730050)摘要：通过对受弯梁结构外部安装和内部埋入形状记忆合金进行加固仿真，运用现场试验和有限元软件ANSYS建立计算模型，对该梁结构安装形状记忆合金前后的承载能力和裂缝的恢复情况进行了研究．结果表明：外部安装和内部埋入形状记忆合金能有效

2、降低梁受荷后的变形，使结构产生自修复的能力，提高结构的承载能力，改善结构的受力性能，也可增加结构的整体性和刚度．关键词：受弯粱；形状记忆合金；承载能力；自修复中图分类号：TG139．6文献标志码：A文章编号：1004—0366(2014)04—0101-05我国国土面积广，地形复杂，受自然灾害和其他梁在未添加形状记忆合金时的受力情况．为了’减小客观因素的影响，建筑结构由于裂缝而最终导致无材料的影响，试验选取两种不同的复合材料，结合法正常使用的有很多_1]．结构产生裂缝往往是在人文献E4]中介绍，将形状记忆合金采取预埋和外部们无法

3、观察到的梁板柱的内部，因此，人们期望选用添加的方式，以更好的测得形状记忆合金对裂缝修一种新型材料，可以使结构自身产生健康自诊断、自复的影响．根据此试验，结构的内力求解基本方程适应和损伤自修复的仿生特性．为针对结构的损伤和产生的裂缝，选用当今很多￡l一一一百1一E一E一百(d～z)’，’专家首选的形状记忆合金材料对其结构进行损伤修(1)1复，形状记忆合金SMA(ShapeMemoryAlloy，￡。2一一E一一E一一。百(2～fa·)，’SMA)的特点是可以实现多种变形形式、具有形状其中：￡为主应变；为截面主应力；为材料的分布记忆

4、功能、超弹性、可恢复变形大、在受限制回复时系数．能产生很大的驱动力、抗疲劳性能强、易于同混凝由式(1)可以进一步求解截面应力和应变e：土、钢等结构材料相结合]、弹性模量随相变状态的O"1一三(￡l～2)，改变而变化等特点．以下分析了受拉梁结构在安装(2)形状记忆合金前后的承载能力，损伤自修复能力．为0"2一兰(￡2～1)．了更好的把形状记忆合金应用于实际工程，还对梁在安装形状记忆合金后自修复的影响因素进行了正应力公式：分析．Mma~O'max一下—Y⋯，(L3J)，1计算理论Gmax一一≤～LaJ，’(4)分析形状记忆合金在结构

5、裂缝后的自修复，实其中：M为弯矩；为点到中性轴的距离；j为截面惯际上就是通过试验分析结构的裂缝，研究梁下端受性矩．拉力的影响．结合文献[3]，通过三点弯曲试验，找挠度计算公式：出梁在受力情况下的最大拉应力、拉应变，通过分y⋯一384E一48E，，’(⋯5)析三点弯曲试验加载时荷载一挠度关系曲线，找出收稿日期：2013-11—29基金项目：甘肃省科技支撑项目(0708GKCA002)；甘肃省自然科学基金暨中青年科技基金项目(3ZS062一B25—031)作者简介：狄生奎(1971)，男，甘肃白银人，博士，教授，研究方向为结构健康监

6、测．E—mail：disk@lut．eli1O2甘肃科学学报2014年第4期其中：P为各个集中荷载标值之和(kN)；E为钢的3梁外部安装SMA丝弹性模量，工程用结构钢，E一2100000N／mm；为截面的惯性矩．通过大型有限元软件ANSYS建立分析模型．结合文献[5]中介绍，依据裂缝产生的部位和尺寸，2算例分析三点弯曲试验为两端固结．2．1试验概括3．1环氧树脂聚合物与水泥浇注的试块采用对复合模块的点弯曲试验模型为研究对首先对外部安装SMA丝聚合物梁裂缝修复能象，模型参数为：取(b×h×』一20turn×30ITIrl!．×力研

7、究，材料一选用环氧树脂聚合物与水泥浇注的200mm)的模块作为受力梁，考虑到模块材料对形试块梁．在试验过程中，梁的跨中向下弯曲，当出现状记忆合金的影响，选取两种复合材料作为试验梁裂缝时，停止加载，此时裂缝继续向梁的顶部扩展．模块：一类是环氧树脂聚合物与水泥砂浆浇注的梁卸载时，梁裂缝有减小的趋势，这可能是由于材料有模型；一类是硅胶和黏土混合浇注的梁模型．在这组弹性变形所致．试验中，由于只是为_『分辨不同材料对形状记忆合材料一：三点弯曲试验加载时荷载挠度关系的曲线见图3．根据图3中显示，挠度随荷载的增加金的修复效果进行研究，在这里不

8、对混合物的配合比含量和养护进行叙述．而增大，在产生裂缝之前，荷载挠度几乎成均匀的，挺线性关系；出现2裂2缝1时l，使1荷l载1不O再O增0加O，而挠度会2．2试验方案208642O8642继续增加，增加的幅度反而更大．SMA丝对梁裂缝修复是在结构产生裂缝之后，所