一种多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板及制备方法，玄武岩纤维复合材料波纹板(简称：BFRP波纹板)由多层不同轴向的纤维布以及短切纤维模压而成。BFRP波纹板螺孔位置的铺层方向根据其受力工况灵活设计；沿主要受力方向的纤维含量占波纹板总纤维含量的60％～70％；BFRP波纹板上、下表面为连续纤维，螺孔以外的内部为短切玄武岩纤维。BFRP波纹板纵向采用波纹盖板、紧固螺栓与环氧树脂连接，横向采用U形卡箍与紧固螺栓连接。多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板为轻质、高强、耐腐蚀的多轴向BFRP波纹板，弥补了传统复材波纹板不同方向力学性能差异大的不足，并且针对结点部位进行增强，相比传统多轴向BFRP波纹板降低了整体价格，应用范围更广泛，可设计性强。可设计性强。可设计性强。

【技术实现步骤摘要】
一种多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板及制备方法


[0001]本专利技术一种玄武岩纤维复合材料波纹板属于复合材料制品领域，具体涉及到一种可根据工程需求设计的多轴向BFRP波纹板。本专利技术具有可设计性强、多方向力学性能可控等优势。

技术介绍

[0002]波纹板相对于传统的平板拥有更大的惯性矩和刚度，在许多领域有所应用；现有技术中我国采用波纹钢板和拉挤形FRP型材板应用于建筑结构的围护和加固工程中。波纹钢板因自重较大，施工便捷性不佳；此外，波纹钢板耐腐蚀性较差，需要喷涂耐腐涂层，使用寿命较短，易导电，有磁性，在特殊的需要电绝缘的结构中适用性较差。拉挤成型的FRP型材板密度小，单方向力学性能优异；但其它方向的力学性能较差，导致连接性能不强，使用范围受限。因此，需要研发一种轻质、高强、耐腐蚀、电绝缘的复合材料波纹板，同时可根据使用工况设计不同方向的力学性能，进一步提升复合材料波纹板的适用性。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对目前波纹钢板耐腐蚀性差、自重大以及拉挤形FRP波纹板多向力学性能差异大等问题，提出了一种玄武岩连续
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短切纤维复合材料波纹板及制备方法。该种BFRP波纹板采用多层不同方向的玄武岩纤维布以及短切纤维经高温模压而成，可根据波纹板的使用工况设计调整不同方向以及不同位置的力学性能。既保持了传统拉挤形FRP波纹板轻质、高强、耐腐蚀、无磁性的优异性能，同时提高了FRP波纹板的连接性能，降低BFRP波纹板的造价，形成强节点弱构件的设计思路，方便连接，提升了玄武岩纤维复合材料波纹板的适用性。
[0004]本专利技术技术方案是：
[0005]一种多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板，包括波纹板体以及位于波纹板体沿波纹槽方向两端的纵向节点部和位于波纹板体垂直波纹槽方向两端的横向节点部；所述纵向节点部由多层连续玄武岩纤维布铺设而成，所述纵向节点部连续玄武岩纤维布沿垂直于波纹方向的铺层比例为70％～85％，
±
45
°
方向铺层比例为10～15％，平行于波纹方向的铺层比例为5％～10％；所述横向节点部由多层连续玄武岩纤维布铺设而成，所述横向节点部连续玄武岩纤维布沿平行于波纹方向的铺层比例为70％～85％，
±
45
°
方向铺层比例为10～15％，垂直于波纹方向的铺层比例为5％～10％；所述波纹板体由上层连续纤维布、下层连续纤维布和居于上层连续纤维布与下层连续纤维布之间的短切纤维铺设方式。
[0006]规定BFRP波纹板的铺层方向以垂直波纹方向为0
°
，根据BFRP波纹板的受力形式，采用包括但不限于纤维方向为0
°
、90
°
以及
±
45
°
的多层纤维布进行复合，并且BFRP波纹板为一体成型；
[0007]根据设计的铺层角度和占比，同一方向的铺层不应设置在相邻位置，应分散设置；并且相邻铺层之间的角度差应为最小；
[0008]根据以上专利技术，BFRP波纹板的设计方法为：
[0009]步骤一：根据工程需要，设计BFRP波纹板1的波距、波高、曲率半径、厚度等基本参数；
[0010]步骤二：根据工程需求，确定波纹板主要受力方向，从而设计波纹板结点部位的铺层，结点部位沿主要受力方向的铺层比例不低于70％，
±
45
°
方向铺层比例不低于20％，保证不发生劈裂破坏；
[0011]步骤三：在除结点以外部分使用短切玄武岩纤维铺设；
[0012]步骤三：按照先前步骤设计的铺层形式进行铺设并高温模压成型；
[0013]其中，BFRP波纹板的截面参数，其特征在于，包括：波距、波高、曲率半径和厚度；其中，波距的范围为100～300mm，波高的范围为55～200mm，曲率半径不小于30mm，厚度的范围为8～20mm。
[0014]经由上述的设计制备技术可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板设计制备技术，具有以下有益效果：
[0015]1)本专利技术采用多层不同轴向的玄武岩纤维布以及短切玄武岩纤维模压而成，避免了传统波纹钢板易导电、耐腐蚀性差等问题，同时减轻了波纹板的重量。
[0016]2)多轴向的玄武岩复合材料波纹板，避免了拉挤FRP波纹板在不同方向力学性能差距过大的不足，从而提升了BFRP波纹板的综合性能和连接性能。
[0017]3)BFRP波纹板中部大部分由短切玄武岩纤维组成，降低了波纹板的成本，并且形成强节点弱构件的设计思路，避免重要的结点部位发生破坏。
[0018]4)可根据BFRP波纹板在不同工况下的受力情况对波纹板的力学性能进行设计，提高了材料的利用率，避免连接处先于BFRP波纹板本体发生破坏。
附图说明
[0019]图1为本专利技术多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板的结构示意图；
[0020]图2是图1中板体的断面示意图；
[0021]图3是图中1中纵向节点部的断面示意图；
[0022]图4是图中1中横向节点部的断面示意图；
[0023]图5为本专利技术多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板的纵向连接图。
[0024]图6为本专利技术多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板的横向连接图。
[0025]图7为本专利技术多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板的双向拼装示意图。
[0026]图8为本专利技术多轴向玄武岩纤维复合材料板与传统拉挤型BFRP板剪切承载力对比。
[0027]图9为本专利技术多轴向玄武岩纤维复合材料板与传统拉挤型BFRP板螺栓连接性能对比。
[0028]图中有：1、多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板；11、波纹板体；111、上层连续纤维布；112、短切纤维；113、下层连续纤维布；12、纵向节点部；13、横向节点部；2、紧固螺栓；3、盖板；4、U形卡箍。
具体实施方式
[0029]下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式做出进一步详细阐明，应理解这些实施方式仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0030]本专利技术所要解决的问题是克服现有拉剂型BFRP波纹板只能单向受力的缺陷，波纹板连接、锚固困难，材料利用率低等问题。提出一种多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板，可根据使用工况设计波纹板的力学性能，增大了BFRP波纹板的使用范围，提高了适用性。
[0031]以下结合附图对专利技术做进一步说明。
[0032]如图1所示，本专利技术一种多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板，包括波纹板体11以及位于波纹板体沿波纹槽方向两端的纵向节点部12和位于波纹板体垂直波纹槽方向两端的横向节点部13。
[0033]波纹板体11由上层连续纤维布111、下层连续纤维布113和居于上层连续纤维布与下层连续纤维布之间的短切纤维112铺设方式，参见图2。
[0034]纵向节点部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板，包括波纹板体以及位于波纹板体沿波纹槽方向两端的纵向节点部和位于波纹板体垂直波纹槽方向两端的横向节点部；其特征在于，所述纵向节点部由多层连续玄武岩纤维布铺设而成，所述纵向节点部连续玄武岩纤维布沿垂直于波纹方向的铺层比例为70％～85％，
±
45
°
方向铺层比例为10～15％，平行于波纹方向的铺层比例为5％～15％；所述横向节点部由多层连续玄武岩纤维布铺设而成，所述横向节点部连续玄武岩纤维布沿平行于波纹方向的铺层比例为70％～85％，
±
45
°
方向铺层比例为10～15％，垂直于波纹方向的铺层比例为5％～15％；所述波纹板体由上层连续纤维布、下层连续纤维布和居于上层连续纤维布与下层连续纤维布之间的短切纤维铺设方式。2.根据权利要求1所述的多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板，其特征在于，所述纵向节点部连续玄武岩纤维布沿垂直于波纹方向的铺层比例为80％，
±
45
°
方向铺层比例为10％，平行于波纹方向的铺层比例为10％；所述横向节点部由多层连续玄武岩纤维布铺设而成，所述横向节点部连续玄武岩纤维布沿平行于波纹方向的铺层比例为80％，
±
45
°
方向铺层比例为10％，垂直于波纹方向的铺层比例为10％。3.根据权利要求1或2所述的多轴向玄武岩纤维复合材料波纹板，其特征在于，所述波纹板体的上层连续纤维布和下层连续纤维布均采用0
°
纤维布铺设，上层连续纤维布和下层连续纤维布均包括1层或以上的连续纤维布。4.根据权利要求1或2所述的多轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗章波，吴智深，胡玉林，汪昕，丁祥，常鑫泉，谌启发，何明华，郭庆昊，于清浩，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：