碳纤维增强复合材料（CFRP）带材疲劳和断裂行为的实验研究

摘要整理

吊杆是拱桥的重要承力构件。传统钢吊杆在腐蚀环境中易发生腐蚀破坏。为此，开发了由碳纤维增强复合材料（CFRP）带材组成的新型桥梁吊杆。CFRP带材采用自锚式设计，通过层间缠绕成型，在腐蚀环境中具有优异的耐腐蚀性能。本研究对CFRP带材的疲劳和断裂行为进行了实验研究。首先，对4个CFRP带材试件进行了拉伸测试，研究其静态断裂行为，观察到分层、开裂和脆性断裂三个阶段。其次，对39个试件（4组）进行了疲劳测试，采用两种销钉（钛合金销钉和CFRP销钉）和两种加载频率（10 Hz和15 Hz）进行研究。记录并分析了失效循环次数、位移、疲劳失效应变、试件顶部外表面温度和扫描电子显微镜（SEM）照片，以研究CFRP带材的疲劳性能。实验结果表明：由于摩擦系数不同，使用不同销钉时CFRP带材顶部的温度发展规律明显不同。此外，对于钛合金销钉，CFRP带材的疲劳寿命随加载频率增加而显著降低；而对于CFRP销钉，疲劳寿命仅略有降低。

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