采用外贴碳纤维增强复合材料(CFRP)片材改善木梁抗弯性能的研究

摘要整理

本文通过数值模拟研究了采用碳纤维增强复合材料(CFRP)片材外贴加固的木梁抗弯性能。首先对比了线性弹性模型和弹塑性模型在预测裸木梁力学行为中的准确性。其次，采用两种界面模型模拟CFRP与木材间的粘结行为：完全粘结法和基于内聚力模型(CZM)的渐进损伤法。通过与已发表的试验数据对标，确定了最准确的数值模型，并用于参数化分析。研究变量包括：CFRP片材长度(梁总长的50%~100%)、CFRP层数，以及两种加固方案(仅在受拉区贴装CFRP和在受拉、受压区同时贴装CFRP)对荷载-挠度曲线、抗弯强度和抗弯刚度的影响。结果表明：弹塑性模型比线性弹性模型更能准确预测裸木梁的抗弯强度和破坏模式。随着CFRP长度增加，抗弯强度提升幅度为10.3%~52.9%，当CFRP有效长度达到梁总长的80%时，抗弯强度不再显著增加。在受拉、受压区同时贴装CFRP的加固方案比仅在受拉区贴装更能有效提升木梁的抗弯性能。

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