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纤维增强复合材料试验研究的数值模拟 　　摘要： 国内外对于FRP虽然已经进行了大量的研究工作，但是在实际工程中仍然会出现很多不确定的因素。复合材料由于受组成成分、生产工艺、粘合方式等因素影响，不同形状的材料和受力情况，复合材料的变形、挠度变化和破坏方式是不一致的。本文对工字型GFRP梁进行室内实验和数值模拟，对GFRP梁的受力性能和破坏形态进行了研究。 　　Abstract： Although the FRP has been abundantly studied at home and abroad, there are many uncertain factors in practical projects. suffered from composition, processing technique, bonding methods and other influence factors, deformation, deflection change and failure mode of composite materials are not consistent with different shape and force of materials. This paper conducted indoor experiment and numerical simulation to H-shaped GFRP beam, and studied the mechanical properties and failure form. 　　关键词： FRP；加载试验；数值模拟 　　Key words： FRP；load test；numerical simulation 　　中图分类号：TB3文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）05-0208-01 　　 　　0引言 　　复合材料[1]是由两种或者两种以上的单一材料，用物理或者化学的方法经人工复合而成的一种固体材料。复合材料不仅可以克服一些组分材料的缺点，而且能够提供一些组分材料所不能有的优点，其微观构造和复合机理是非常复杂的。组成复合材料的成分，绝大多数是由人工制成或者是人工合成的，因此不会出现资源减少或者是枯竭现象。复合材料产品和一些金属、非金属材料相比，可以大大降低能源消耗，减少材料消耗，大幅度减少腐蚀和磨损，缩短生产周期，提高产品的性能，延长使用寿命。FRP是纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer）英文名字的缩写。二十世纪五、六十年代以来，由于航空工业的发展需要，FRP复合材料被研究开发，并广泛应用于航空航天领域，如飞机制造、导弹、卫星部件等[2]。近年来，随着FRP复合材料制备加工工艺的发展和原材料价格的大幅下降，FRP复合材料被成功应用于土木工程领域，开始用于既有结构加固和新建结构工程当中，成为一种新型的、高性能的智能化土木工程结构材料。利用FRP材料取代钢材，将成为土木工程行业的一次革命。 　　1工字型GFRP梁的室内加载试验 　　GFRP即（Glass Fiber Reinforced Polymer），玻璃纤维增强复合材料，最先出现在美国并以用于实际中，时至今日它的生产工艺最为成熟，理论研究最为先进的一种纤维增强复合材料，本试验采用的复合材料为南京某复合材料生产厂家生产的拉挤型纤维增强复合工字型材料，试验在GFRP梁跨中和两端分别布置了百分表和单向应变片，用来测试工字型GFRP梁在受力过程中产生的应变和变形。整个试验采取分级加载，直至工字型GFRP梁发生破坏，其破坏形式为整体弹性失稳。 　　2工字型GFRP梁的数值模拟 　　本文采用大型通用有限元软件ABAQUS对工字型GFRP梁受力进行数值模拟。建模主要包括以下几个过程：①Proterty模块中GFRP材料属性和材料弹性主方向的定义。②Mesh模块中对GFRP梁的网格划分。③Interaction模块中耦合作用的设置。④Load模块中荷载和边界条件的设置。⑤Job模块提交作业分析以及Visualization后处理。把室内试验测试数据与有限元软件ABAQUS模拟结果进行比较，对比图见图1。由图1荷载-应变曲线和荷载-位移曲线可以看出，随着荷载的逐渐增大，梁跨中底部的应变和位移值基本都是按照线性增大的，说明工字型GFRP试验梁的整个受力过程为弹性工作阶段，其破坏前没有明显征兆。图中显示的实测值和ABAQUS模拟值有一定的差距，分析原因有以下几点：试验过程中百分表采取人工读数，多次人工读数会产生误差；室内试验采用油压千斤顶手动加载，随着梁受力沉降，会出现卸荷现象，需要及时的人工补载，这样不能保证荷载处于稳定值，对试验数据的采集产生一定影