FRP/形状记忆合金复合材料力学性能和可回复性能试验研究

利用形状记忆合金(SMA)的回复效应将预应力引入到纤维增强复合材料(FRP)中是一种新理念.本文将FRP与SMA复合,形成一种新的复合材料用于结构加固修复中,开展了FRP/SMA复合材料的力学性能和受限回复性能试验.在力学性能试验中,将SMA丝的数量和直径作为试验变量,分析它们对FRP/SMA复合材料拉伸性能的影响;在受限回复试验中,将SMA丝直径和预应变水平作为试验变量,分析其对SMA丝及FRP/SMA复合材料可回复性能的影响.在试验研究的基础上,给出了第一类FRP/SMA复合材料的材料强度、极限应变和弹性模量的预测模型和FRP/SMA复合材料回复应力-温度模型.试验结果表明,在一定掺量内,提高掺入SMA丝的数量能够提高复合材料的最大断裂应变和抗拉强度,掺入的丝数量越多,断后残余强度越大.SMA丝的直径显著影响复合材料试件的拉伸弹性模量.在受限回复性能试验中,FRP/SMA复合材料的回复应力在相变区间内随温度的升高呈明显的上升趋势,复合材料的最大回复应力将会随预应变水平的提高而增大.提出的基于Brinson模型的修正模型,预测值与试验值吻合较好,可以有效地预测SMA丝和FRP/SMA复合材料的回复应力与温度的关系.