近日,由我國清華大學(xué)馮鵬教授提出的“ISO/NP23930纖維增強塑料——FRP拉擠型材全截面壓縮試驗”國際標準項目提案獲正式立項,這是復合材料領(lǐng)域第一個(gè)由我國提案并主導制訂的國際標準項目。該項目經(jīng)全國纖維增強塑料標準化技術(shù)委員會(huì )(SAC/TC39)提議,由ISO/TC61/SC13國內對口單位南京玻璃纖維研究設計院報請中國建筑材料聯(lián)合會(huì )和國家標準化管理委員會(huì )同意,清華大學(xué)于2018年9月首次向國際標準化組織/增強纖維和復合材料技術(shù)委員會(huì )(ISO/TC61/SC13)申請立項,通過(guò)2018年日本埼玉會(huì )議初次提案、2019年中國成都會(huì )議工作報告的兩輪答辨以及ISO/TC61/SC13成員國投票,得到各成員國的支持,正式立項。馮鵬教授將擔任該項目的負責人,聯(lián)合德國、法國、意大利、韓國和捷克等國的專(zhuān)家共同完成該國際標準的制訂。
FRP拉擠型材是通過(guò)連續牽拉將纖維增強材料與熱固性樹(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,是制造復合材料構配件和建造復合材料結構中的重要結構類(lèi)產(chǎn)品。這種連續的生產(chǎn)工藝采用縱向和橫向纖維增強,生產(chǎn)效率高、性能穩定,為復合材料工程的設計和制造帶來(lái)了極大的便利和靈活性。
FRP拉擠型材設計承載能力由材料性能和截面幾何參數決定,通過(guò)這些參數的設計可以對耦合荷載作用下的構件進(jìn)行結構和承載力設計。該測試方法目的是提出一種綜合反映拉擠型材截面性能的測試方法。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。而常規的材性試驗無(wú)法考慮截面的不均勻性,無(wú)法對整個(gè)截面的性能進(jìn)行評價(jià),材料試驗的結果并不能準確反映構件的承載能力。此外,與均質(zhì)的鋼構件的焊接接頭不同,FRP拉擠型材連接處的斷裂無(wú)法通過(guò)材料試驗或設計方程進(jìn)行預測。因此提出全尺寸截面的壓縮試驗,著(zhù)重于通過(guò)短柱試件全截面的壓縮試驗來(lái)評價(jià)拉擠型材等效縱向抗壓強度,以評估包括元件和連接件在內的整個(gè)截面的等效性能,也為以后開(kāi)展全截面試驗確定整體和局部屈曲臨界應力的研究提供支持。
該測試方法是在清華大學(xué)等單位在大量試驗研究和理論分析的基礎上提出的,已在我國國家標準《結構用纖維增強復合材料拉擠型材》GB/T 31539和CECS標準《復合材料拉擠型材結構技術(shù)規程》中采用。此次推廣到ISO國際標準中,充分體現了我國復合材料技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)力提升,并標志著(zhù)我國開(kāi)始發(fā)揮引領(lǐng)作用。
圖1 各種FRP拉擠型材
圖2 我國建造的FRP拉擠型材橋梁
圖3 馮鵬教授被指定擔任項目負責人