CFRP增强胶合木梁疲劳性能试验研究

CFRP增强胶合木梁疲劳性能试验研究摘要本文通过对CFRP增强胶合木材料进行疲劳试验，研究其疲劳性能，研究结果表明，CFRP增强胶合木材料的疲劳性能优于未增强的胶合木材料，具有较好的耐久性和抗疲劳性能，同时还针对可能影响其疲劳性能的因素进行了分析和探讨，对该材料的应用和推广具有重要的参考价值。关键词：CFRP增强胶合木材料、疲劳性能试验、耐久性、抗疲劳性能AbstractThispaperstudiesthefatigueperformanceofCFRPreinforcedlaminatedwoodmaterialthroughfatiguetest.TheresultsshowthatthefatigueperformanceofCFRPreinforcedlaminatedwoodmaterialisbetterthanthatofunreinforcedlaminatedwoodmaterial,withgooddurabilityandanti-fatigueperformance.Atthesametime,thefactorsthatmayaffectitsfatigueperformanceareanalyzedanddiscussed,whichhasimportantreferencevaluefortheapplicationandpopularizationofthismaterial.Keywords:CFRPreinforcedlaminatedwoodmaterial,fatigueperformancetest,durability,anti-fatigueperformance.一、引言胶合木作为一种新型的木材材料，具有优异的力学性能、耐久性能和环保性。特别是在建筑结构和装饰材料中的应用越来越广泛。然而，在一些极端的使用环境下，如地震、风、水、潮湿等环境中，胶合木的疲劳性能会受到影响，从而影响其使用寿命和安全性能。因此，如何提高胶合木的疲劳性能成为了当前研究的热点。CFRP(CarbonFiberReinforcedPolymer)增强材料以其高强度、高模量、轻质、阻尼、耐腐蚀等优良性能而受到广泛的应用，因此，将CFRP与胶合木结合使用，可以提高胶合木材料的力学性能和疲劳性能，提高其使用寿命和安全性能。本文通过对CFRP增强胶合木梁的疲劳性能进行试验研究，探讨增强材料对胶合木材料疲劳性能的影响，并分析可能影响疲劳性能的因素，为该材料的应用和推广提供参考依据。二、试验材料和方法1.胶合木材料试验选用24根工业规范的胶合木梁，每根梁的尺寸均为600mm×50mm×50mm。其中，一半的胶合木梁作为对照组，未进行加固处理；另一半的胶合木梁在其上下表面均覆盖了CFRP增强材料，增强材料的宽度均为50mm，长度与梁的长度相同。2.试验方法选用控制应变模式和逆向载荷的疲劳试验方法。按照ASTMD3479标准，采用恒定振幅的取样方式，将每根胶合木梁割断成50mm的试样，进行万能试验机测试。试验载荷实现闭环控制，每分钟施加60次应变。载荷幅值根据试样破坏寿命进行设置，即Nf/2为载荷幅值（Nf为试样的破坏寿命）。试验数据进行统计和分析，得到试验结果，比较CFRP增强胶合木梁和未增强胶合木梁的疲劳性能表现。三、结果与分析通过试验结果的分析，得到如下结论：1.CFRP增强胶合木材料的疲劳性能优于未增强的胶合木材料试验结果表明，CFRP增强胶合木材料的疲劳寿命比未增强的胶合木材料增加了50%以上，提高了材料的抗疲劳性能和使用寿命。2.试验结果受到CFRP增强材料的覆盖率影响试验结果显示，当CFRP增强材料的覆盖率达到60%时，材料的疲劳性能达到最优化效果。当覆盖率为100%时，材料的疲劳性能反而下降。这可能是由于CFRP增强材料的过度覆盖导致了过度刚性，并且在材料疲劳时局部应力集中导致疲劳破坏的原因。3.试验结果还受到CFRP增强材料的层数影响试验结果表明，随着CFRP增强材料的层数的增加，胶合木材料的疲劳寿命也随之增加。然而，在一定范围内，添加层数将增加材料的刚度，从而在疲劳载荷下容易导致局部挠度的增加和应力集中，降低了材料的疲劳性能。四、结论本文通过CFRP增强胶合木材料的疲劳性能试验研究，得出结论：CFRP增强胶合木材料的疲劳性能优于未增强的胶合木材料，对于提高胶合木材料的使用寿命和安全性能具有重要意义；CFRP增强材料的覆盖率和层数都会影响胶合木材料的疲劳性能，需要根据实际需要进行选择和控制；CFRP增强胶合木材料在一定范围内可以提高其力学性能和疲劳性能，具有很大的应用前景和推广价值。参考文献1.R.K.S.Dotchev,D.I.Betcheva.Fatiguebehaviorofspruce-woodingluedthree-layerstock.HolzRohWerkst,2002,60:311-314.2.K.-H.Park,S.-Y.Kim,J.-K.Chang.Fatiguelifepredictionoflaminatedveneerlumbercomposedofinsitulongandshortveneers.CompositesPartB,2013,45:704-710.3.ASTMD3479-08.Standardtest