1、碳纖維復(fù)合材料箱梁具有力學(xué)性能好、自重輕、耐腐蝕和耐疲勞等優(yōu)點,因此在土木工程方面有著良好的開發(fā)及應(yīng)用前景。目前對于碳纖維復(fù)合材料箱梁的研究還比較欠缺,本文就碳纖維復(fù)合材料連續(xù)箱梁及懸臂箱梁在考慮不同鋪層角度和不同寬跨比的剪力滯效應(yīng)進(jìn)行了ANSYS有限元計算和試驗分析。
　　 本文主要完成了以下工作:
　　 (1)對FRP材料、箱梁和剪力滯效應(yīng)進(jìn)行了介紹。簡述國內(nèi)外關(guān)于碳纖維復(fù)合材料箱形梁的研究現(xiàn)狀,明確了本文的研究內(nèi)容

2、和方法。
　　 (2)按國家標(biāo)準(zhǔn)制作了五個單層碳纖維板,通過拉伸試驗測定彈性模量和泊松比。制作了[0°/0°/0°/0°/0°],[0°/45°/0°/-45°/0°],[0°/90°/0°/90°/0°]三種鋪層的碳纖維層合板,每種鋪層做五個板,然后分別對十五個碳纖維層合板進(jìn)行拉伸試驗,測定彈性模量和泊松比,為碳纖維箱梁的研究提供可靠的力學(xué)參數(shù)。
　　 (3)在對連續(xù)梁的研究中,首先利用ANSYS有限元軟件計算得到單跨

3、跨中底板及中支座頂板的應(yīng)力分布曲線,并計算得到剪力滯系數(shù)隨不同寬跨比和不同鋪層角度的變化規(guī)律,針對中支座產(chǎn)生的負(fù)剪力滯效應(yīng),總結(jié)了不同鋪層角度下,中支座頂板能產(chǎn)生負(fù)剪力滯效應(yīng)所對應(yīng)的寬跨比。其次對跨中撓度進(jìn)行分析,得到跨中撓度隨鋪層角度和寬跨比的變化規(guī)律。結(jié)合鋪層角度提出減小剪力滯效應(yīng)和提高剛度的辦法。最后制作了不同鋪層角度和不同寬跨比的碳纖維復(fù)合材料箱梁模型,對其進(jìn)行靜載試驗,測試應(yīng)變和撓度。通過比較得出試驗測試值與ANSYS有限元計

4、算值結(jié)果吻合較好。
　　 (4)對于懸臂梁,首先利用ANSYS有限元軟件計算得到懸臂梁的兩個橫截面的應(yīng)力分布曲線,計算剪力滯系數(shù),得到正負(fù)剪力滯效應(yīng)隨寬跨比和鋪層角度的變化規(guī)律。通過對y=0和y=b兩個縱截面剪力滯效應(yīng)的分析,得到懸臂梁正負(fù)剪力滯分界點隨不同寬跨比和不同鋪層角度的變化規(guī)律。引入產(chǎn)生負(fù)剪力滯效應(yīng)梁段的長度占懸臂梁總長度的比值N這一系數(shù),通過ANSYS有限元分析寬跨比和鋪層角度對比值N的影響。其次對懸臂梁自由端撓度進(jìn)

5、行分析,得到自由端撓度隨鋪層角度和寬跨比的變化規(guī)律。最后對九個懸臂梁進(jìn)行靜載試驗,驗證了ANSYS有限元分析和試驗的合理性。
　　 (5)采用ANSYS有限元軟件模擬偏心荷載作用下的懸臂梁,通過ANSYS有限元計算結(jié)果和試驗測試結(jié)果的對比分析,得到懸臂梁跨中截面和固定端截面的應(yīng)力分布隨鋪層角度和寬跨比的變化規(guī)律,以及自由端扭轉(zhuǎn)角的變化情況。
　　 (6)分析試驗過程中容易導(dǎo)致誤差的一些因素,結(jié)合碳纖維復(fù)合材料箱梁模型的制