
基于三维编织预制件的细观结构,建立了三维编织压电陶瓷基复合材料位移-电耦合场有限元模型,利用电性场体积平均思想和有限元方法研究了周期分布三维编织压电陶瓷基复合材料的有效电性性能。通过对代表性体积单元施加位移载荷和电载荷边界条件,预测了不同纤维体积分数下三维编织压电陶瓷基复合材料的有效性常数、压电常数和介电常数。计算结果表明,三维编织压电陶瓷基复合材料可显著改善压电陶瓷的整体力学性能,且保持了较好的电学性能。
(1)透光性:PC板透光率可达89%,可与玻璃相媲美。UV涂层板在太阳光下爆晒不会产生黄变,雾化,透光不佳,十年后透光流失仅为6%,PVC流失率则高达15%—20%,玻璃纤维为12%-20%。
(2)抗撞击:撞击强度是普通玻璃的250-300倍,同等厚度亚克力板的30倍,是钢化玻璃的2-20倍,用3kg锤以下两米坠下也无裂痕,有“不碎玻璃”和“响钢”的美称。
(3)防紫外线:PC板一面镀有抗紫外线(UV)涂层,另一面具有抗冷凝处理,集抗紫外线、隔热防滴露功能于一身。可阻挡紫外线穿过,及适合保护贵重艺术品及展品,使其不受紫外线破坏。
(4)重量轻:比重仅为玻璃的一半,节省运输、搬卸、安装以及支撑框架的成本。
(5)阻燃:家标准GB50222—95确认,PC板为难燃一级,即B1级。PC板自身燃点是580摄氏度,离火后自熄,燃烧时不会产生有气体,不会助长火势的蔓延。
(6)可弯曲性:可依设计图在工地现场采用冷弯方式,安装成拱形,半圆形顶和窗。弯曲半径为采用板厚度的175倍,亦可热弯。
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吊装自成型GFRP性网壳结构以GFRP空心圆管为基本杆件,并利用吊装提升过程中自重作用下的性变形形成设计空间曲面。参考相关设计规范及文献,对吊装自成型GFRP性网壳的结构分析与设计方法开展研究。建立网壳结构的杆系有限元模型,开展多种工况下的受力分析,并根据计算结果对结构的施工阶段、正常使用极限状态、承载能力极限状态以及结构稳定性进行验算。结果表明,该结构的位移、应力、极限承载力、稳定系数等性能指标均满足设计要求。
(7)隔音性:PC板隔音效果明显,比同等厚度的玻璃和亚加力板有更佳的音响绝缘性,在厚度相同的条件下,PC板的隔声量比玻璃提高3—4DB。在上是高速公路隔音屏障的材料。
(8)节能性:夏天保凉,冬天保温,PC板有更低于普通玻璃和其它塑料的热导率(K值),隔热效果比同等玻璃高7%-25%,PC板的隔热至49%。从而使热量损失大大降低,用于有暖设备的建筑,属环保材料。
(9)温度适应性:PC板在-100摄氏度时不发生冷脆,在135摄氏度时不软化,在恶劣的环境中其力学,机械性能等均无明显变化。
(10)耐候性: PC板可以在-40℃至120℃范围保持各项物理指标的稳定性。人工气候老化试验4000小时,黄变度为2,透光率降低值仅0.6%。
(11)防结露: 室外温度为0℃,室内温度为23℃,室内相对湿度低于80%时,材料的内表面不结露。
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为实现纤维增强延性水泥基复合材料高强度与高延性的匹配,在原有材料体系中附加钢纤维,试验研究了混杂聚醇(PVA)/钢纤维增强延性水泥基复合材料的轴拉、抗压性能.结果表明:随着钢纤维掺量的增加,混杂纤维增强延性水泥基复合材料开裂强度和抗拉强度不断提高,裂纹宽度显著降低,且钢纤维对高强基材的作用效果更加显著;当钢纤维掺量适量时,混杂纤维增强延性水泥基复合材料的极限拉应变得到有效提升,而钢纤维掺量对抗压性能的影响并不显著;PVA纤维和钢纤维混杂可获得高强度、高延性和低裂纹宽度的水泥基复合材料.