温度—荷载耦合作用下泡沫复合材料夹层结构界面剥离机理研究

项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51408305
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0805.工程材料
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

In recent years, sandwich structures with GFRP face sheets and a foam core have been widely used in structural engineering due to its advantages of low cost, high strength to weight ratios and convenient usage, but the coupling effects of temperature and loads could accelerate the propagation of interface delamination. Furthermore, most previous studies focused on influence of applied loads on interface delamination, and the temperature influence was ignored, which cannot correspond to the real engineering service environment. Hence, to address the mentioned issue, the research of the interface delamination of sandwich structures under the coupling effects of temperature and loads will be conducted in this project. The main research contents include three sections: (1)Based on the Reissner—Mindlin plate theory, the equilibrium equations of interface element will be derived. The analytical model of temperature stress distribution of interface will be obtained by determining the boundary conditions of interface element; (2)According to the elastic fracture theory, the expression of strain energy release rate considering the temperature stress distribution of interface will be derived. Meanwhile, the relationship between interface fracture toughness and mode mixity will be established;(3)On the basis of finite element method, the temperature-displacement increment approach will be proposed to study the propagation of delamination crack of under the coupling effects of temperature and loads. The above work can generate an theoretical framework to investigate the interface delamination of sandwich structures under coupling effects of temperature and loads, and aid engineers to design sandwich structures.
泡沫复合材料夹层结构由于自身的优异性在建筑工程领域得到广泛应用,然而在温度与荷载耦合作用下夹层结构界面剥离时有发生。现有研究侧重分析单一荷载因素下界面剥离机理,忽略了温度效应的影响,与工程实际服役环境不符。为了解决这一问题,本项目以温度—荷载耦合作用下泡沫复合材料夹层结构界面剥离机理为研究对象,拟开展以下研究内容:(1)基于Reissner—Mindlin板理论,运用界面微元法,建立平衡方程,通过对边界条件的确定得出界面温度应力分布模型;(2)以断裂理论为基础,引入界面温度应力分布模型,求解得到剥离尖端应变能释放率,建立断裂韧度与模式混合度之间函数关系,形成界面剥离的判定准则;(3)结合有限单元法,通过裂缝扩展增量迭代,建立温度位移增量法,分析夹层结构温度—荷载耦合作用下界面剥离裂缝扩展规律。最终可建立温度—荷载耦合作用下复合材料夹层结构界面剥离的理论分析框架,为夹层结构设计提供依据。

结项摘要

本项目以温度—荷载耦合作用下泡沫复合材料夹层结构界面剥离机理为研究对象,完成了以下研究内容:(1)试验研究了夹芯结构界面温度应力分布,同时基于Reissner—Mindlin板理论,运用界面微元法,建立几何方程和平衡方程,通过对边界条件的确定得出了界面温度应力分布模型,通过与试验结果相对比证明所得理论模型可以准确预测界面温度应力分布;(2)开展了高温作用下I型、II型、I-II混合型界面断裂试验,得到了荷载与裂缝长度及宽度的关系曲线,同时基于断裂理论,引入界面温度应力分布模型,求解得到了剥离尖端应变能释放率,建立了断裂韧度与模式混合度之间函数关系,形成了界面剥离的判定准则;(3)结合有限单元法,通过裂缝扩展增量迭代,建立了温度位移增量法,分析了夹层结构温度—荷载耦合作用下界面剥离裂缝扩展规律。 本项目的研究成果可用于夹层结构性能评估与设计,并已在南京玉竹楼夹芯楼板的设计中成功应用。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于遗传算法的格构增强复材夹芯板优化设计方法研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    玻璃钢/复合材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何涛;王璐;刘伟庆;万里;方园
  • 通讯作者:
    方园
温度-荷载耦合作用下GFRP-泡沫夹层结构I 型断裂理论研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    玻璃钢/复合材料
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张晨浩;王璐;陈浩
  • 通讯作者:
    陈浩
环境温湿度对泡沫复合材料夹层结构界面性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    南京工业大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    霍瑞丽;刘伟庆;王璐;方园;童忆南
  • 通讯作者:
    童忆南
Structural behavior of load-bearing sandwich wall panels with GFRP skin and a foam-web core
GFRP 表皮和泡沫网芯承重夹芯墙板的结构性能
  • DOI:
    10.1515/secm-2015-0260
  • 发表时间:
    2018-01-01
  • 期刊:
    SCIENCE AND ENGINEERING OF COMPOSITE MATERIALS
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Wang, Lu;Wu, Zhimin;Wan, Li
  • 通讯作者:
    Wan, Li
Two-Dimensional Modeling of Thermomechanical Responses of Rectangular GFRP Profiles Exposed to Fire
受火矩形 GFRP 型材热机械响应的二维建模
  • DOI:
    10.1155/2017/1705915
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    ADVANCES IN MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Lingfeng;Liu Weiqing;Sun Guoqing;Wang Lu;Li Lingzhi
  • 通讯作者:
    Li Lingzhi
共 13 条
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  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王璐;杨海军;李昆;李玲;南晓飞;张振兴
  • 通讯作者:
    张振兴
Analysis of spectrometry and thermodynamics of the metallothionein in freshwater crab Sinopotamon henanense for its binding ability with different metals
河南中华淡水蟹金属硫蛋白与不同金属结合能力的光谱和热力学分析
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    10.1016/j.chemosphere.2019.125670
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    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    8.8
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  • 通讯作者:
    王兰
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  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈佳丽;金玉莲;马孝宝;张玉忠;陈建勇;王璐;沈敏;陈向平;张青;杨军
  • 通讯作者:
    杨军
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  • DOI:
    10.3788/aos202242.2401003
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    光学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王璐;殷高方;赵南京;甘婷婷;亓培龙;丁志超;王勰;马明俊;杨瑞芳;方丽;胡丽;张小玲
  • 通讯作者:
    张小玲
汉江下游河流型水华暴发的多影响要素特征识别
  • DOI:
    10.13198/j.issn.1001-6929.2019.07.17
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    环境科学研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    夏瑞;张远;王璐;张永勇;窦明;乔云峰;张孟衡
  • 通讯作者:
    张孟衡
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