




碳纤维双向布结构与材料简述
随着我国商业经济的发展,人们的物质生活水平也在不断提高,然而越来越快的生活和工作节奏也给人们带来了或大或小的压力。于是更多的人选择利用运动来舒缓自己的身心,排解自己的压力,使体育行业得到了***的繁荣。然而,现代竞技体育发展对体育器材的改进与研制的要求也提上日程。
碳纤维双向布是以碳纤维为基体材料,以棉花为辅助材料,经经线编织工艺处理形成的一种新型复合材料。碳纤维提供了碳纤维双向布所需要的高强度,棉线使碳纤维纱线固定不脱落,编织成安正的碳纤维双向布,提高稳定性。双向碳纤维布主要以碳纤维为基体材料,以棉线为辅助材料,建筑加固,经引纱、经纬线编织、预成型、裁剪等处理制造而成。
碳纤维是含碳量在90%以上的高性能纤维材料,是由有机纤维原丝在1000℃以上的高温碳化形成。碳纤维是一种力学性能十分优异的纤维材料,主要体现在其比重不到钢材的四分之一,拉伸强度在3500Mpa以上。此外碳纤维还具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、耐疲劳、耐蠕变性、导电性、导热性、小比重和热膨胀系数小的优良性能。与其他芳纶纤维、玻璃纤维不同,加固工程,碳纤维具有明显的各向异性,柔软可加工性。
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碳纤维双向布的应用优势
1、优异的机械性能
碳纤维单丝的比强度和比模量是钢材的10倍以上。突出的力学性能是碳纤维双向布替代钢材成为体育器材制作的优良材料。
2、质量轻
碳纤维双向布质量极轻。尤其是羽毛球拍、网球拍、高尔夫球杆等体育器材,宝安加固,轻质的手感可以降低动力要求,节约能耗,使用方便。
3、柔软加工性强
碳纤维双向布的可塑性佳,可以任意加工成各式形状,同时可以根据使用者的不同需求来设计加工体育器材。
碳纤维加固与粘钢加固能无限的提高构件承载力吗?
任何一种加固方法都不是,碳纤维加固与粘钢加固是在原构件基础上进行的,原结构的截面尺寸、配筋、混凝土强度等级限制了发挥作用的程度。
A、以简支梁抗弯加固为例:
一bxh矩形截面梁,配有受拉钢筋As,受压钢筋As’,请问用碳纤维加固,***多能增加多少抗弯能力?
答:按照《混凝土结构设计规范 》,加固补强,在截面和受压钢筋一定的情况下,随着增加受拉钢筋,构件受压区高度不断增加,但不允许超过ξbh0(ξb:所相对界限受压区高度);所以该构件能承受的计算弯矩是不大于Mb 的。[Mb=fcbξbh0(h0-0.5ξb) fy"As’(h0-as")]
假设构件加固前所能承受的弯矩为M0,用碳纤维加固所能补充的弯矩Mj是可以事先计算出的,即Mj=Mb-M0 。也就是说如果Mb与M0差值较小,碳纤维抗弯加固的作用是有限的,粘贴更多的碳纤维也不能提高抗弯能力,而只能导致规范不允许的超筋截面。
B、以简支梁抗剪加固为例:
一承受均布荷载bxh矩形截面梁,h/blt;4,箍筋Asv,间距s,请问碳纤维加固***多能增加多少抗剪能力?
答:按照《混凝土结构设计规范 》,该梁允许承受的剪力Vmax=0.25fcbh0,该梁加固前所承受的剪力V0=0.07ftbh0 1.25fyvh0Asv/s。所以用碳纤维加固所能补充的剪力Vj也可以事先计算出来,即Vj=Vmax-V0 。也就是说如果Vmax与V0差值较小,碳纤维抗剪加固的作用也是有限的。
当然,如果与其他加固方法结合采用,如增大截面、受压区加固,还能在更大程度上提高承载力。
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