近日,由我國(guó)清華大學(xué)馮鵬教授提出的“ISO/NP23930纖維增強(qiáng)塑料——FRP拉擠型材全截面壓縮試驗(yàn)”國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目提案獲正式立項(xiàng),這是復(fù)合材料領(lǐng)域第一個(gè)由我國(guó)提案并主導(dǎo)制訂的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。該項(xiàng)目經(jīng)全國(guó)纖維增強(qiáng)塑料標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC39)提議,由ISO/TC61/SC13國(guó)內(nèi)對(duì)口單位南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院報(bào)請(qǐng)中國(guó)建筑材料聯(lián)合會(huì)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)同意,清華大學(xué)于2018年9月首次向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織/增強(qiáng)纖維和復(fù)合材料技術(shù)委員會(huì)(ISO/TC61/SC13)申請(qǐng)立項(xiàng),通過(guò)2018年日本埼玉會(huì)議初次提案、2019年中國(guó)成都會(huì)議工作報(bào)告的兩輪答辨以及ISO/TC61/SC13成員國(guó)投票,得到各成員國(guó)的支持,正式立項(xiàng)。馮鵬教授將擔(dān)任該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人,聯(lián)合德國(guó)、法國(guó)、意大利、韓國(guó)和捷克等國(guó)的專(zhuān)家共同完成該國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制訂。
FRP拉擠型材是通過(guò)連續(xù)牽拉將纖維增強(qiáng)材料與熱固性樹(shù)脂基體從確定幾何形狀的加熱模具中擠出固化而成的制品,是制造復(fù)合材料構(gòu)配件和建造復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的重要結(jié)構(gòu)類(lèi)產(chǎn)品。這種連續(xù)的生產(chǎn)工藝采用縱向和橫向纖維增強(qiáng),生產(chǎn)效率高、性能穩(wěn)定,為復(fù)合材料工程的設(shè)計(jì)和制造帶來(lái)了極大的便利和靈活性。
FRP拉擠型材設(shè)計(jì)承載能力由材料性能和截面幾何參數(shù)決定,通過(guò)這些參數(shù)的設(shè)計(jì)可以對(duì)耦合荷載作用下的構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)和承載力設(shè)計(jì)。該測(cè)試方法目的是提出一種綜合反映拉擠型材截面性能的測(cè)試方法。由于FRP拉擠型材具有各向異性和非均勻性,纖維和樹(shù)脂在截面中的分布并不均勻,加上微孔隙、微裂縫等初始缺陷的影響,會(huì)使截面中各部分的材料力學(xué)性能存在差別。而常規(guī)的材性試驗(yàn)無(wú)法考慮截面的不均勻性,無(wú)法對(duì)整個(gè)截面的性能進(jìn)行評(píng)價(jià),材料試驗(yàn)的結(jié)果并不能準(zhǔn)確反映構(gòu)件的承載能力。此外,與均質(zhì)的鋼構(gòu)件的焊接接頭不同,F(xiàn)RP拉擠型材連接處的斷裂無(wú)法通過(guò)材料試驗(yàn)或設(shè)計(jì)方程進(jìn)行預(yù)測(cè)。因此提出全尺寸截面的壓縮試驗(yàn),著重于通過(guò)短柱試件全截面的壓縮試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)拉擠型材等效縱向抗壓強(qiáng)度,以評(píng)估包括元件和連接件在內(nèi)的整個(gè)截面的等效性能,也為以后開(kāi)展全截面試驗(yàn)確定整體和局部屈曲臨界應(yīng)力的研究提供支持。
該測(cè)試方法是在清華大學(xué)等單位在大量試驗(yàn)研究和理論分析的基礎(chǔ)上提出的,已在我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《結(jié)構(gòu)用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料拉擠型材》GB/T 31539和CECS標(biāo)準(zhǔn)《復(fù)合材料拉擠型材結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中采用。此次推廣到ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中,充分體現(xiàn)了我國(guó)復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)力提升,并標(biāo)志著我國(guó)開(kāi)始發(fā)揮引領(lǐng)作用。
圖1 各種FRP拉擠型材
圖2 我國(guó)建造的FRP拉擠型材橋梁
圖3 馮鵬教授被指定擔(dān)任項(xiàng)目負(fù)責(zé)人