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PTFE膜材撕裂试验与剩余强度预测
【机构】 哈尔滨工业大学土木工程学院； 哈尔滨工业大学结构灾变与控制教育部重点实验室；
【摘要】 撕裂破坏是最为常见的膜结构失效破坏形式之一。在膜结构的施工和服役期间,由于尖锐物刺破和膜材老化等因素,不可避免地会引入裂纹或孔隙等初始缺陷。一旦初始裂缝附近的应力集中水平超过临界值,局部裂缝就会迅速扩展并造成灾难性的整体破坏,因此研究膜材的撕裂性能具有重要意义。本文首先开展了PTFE膜材的中心切缝试验,试件的初始切缝长度从0～0.5倍的试件宽度变化,通过单轴拉伸试验得到了剩余强度随初始切缝长度的变化规律。对于膜材剩余强度的预测,传统方法有应力场理论和线弹性断裂力学理论(LEFM),但这些方法不是严重依赖数据拟合就是忽略了弹塑性断裂的影响。本文基于断裂力学理论,在对数坐标下研究了剩余强度σres随初始切缝长度a的变化规律,提出了从强度控制破坏,过渡到准脆性断裂破坏,再到LEFM控制破坏的剩余强度预测公式。预测结果与试验数据吻合良好,其中小切缝工况下的剩余强度明显偏离LEFM控制的斜直线,而是处于准脆性断裂破坏区,这是传统膜材撕裂分析理论中没有考虑到的。
【基金】 国家自然科学基金面上项目（51678192）
- 【会议录名称】 第十七届空间结构学术会议论文集
- 【会议名称】第十七届空间结构学术会议
- 【会议时间】2018-11-16
- 【会议地点】中国陕西西安
- 【分类号】TU383
- 【主办单位】中国建筑科学研究院有限公司、中国土木工程学会桥梁及结构工程分会