BFRP筋增强3D打印混凝土梁式构件力学性能研究的开题报告.docx

BFRP筋增强3D打印混凝土梁式构件力学性能研究的开题报告
一、研究背景及意义
随着3D打印技术的发展，逐渐涉及到建筑行业。3D打印混凝土技术在建筑行业中的作用逐渐被认识到。混凝土在建筑中扮演重要角色，因其高强度和长寿命，但由于传统混凝土结构的加工方法受到很多限制，混凝土的形状、尺寸和构成往往无法满足各种建筑的需求，阻碍了建筑创新。3D打印混凝土梁式构件，有多种优势，比如可定制化、产生几乎无浪费和对构件力学性能进行精细施工等。这是建筑行业进行创新的一个重要方向。
本研究的目的是通过3D打印技术制作BFRP筋增强混凝土梁式构件，分析其力学性能、探究BFRP增强混凝土的施工可行性，并对混凝土梁式构件进行结构优化，提高混凝土梁式构件的力学性能，为3D打印混凝土技术的应用提供参考。
二、国内外研究现状
3D打印混凝土技术在国内外已经有些研究，然而BFRP筋增强混凝土梁式构件的力学性能分析方面，仍需要更多的研究。
国外研究方面，Wu等(2019)采用BFRP筋增强纳米氧化硅自复合混凝土纤维强化（FRC）制作混凝土构件，实现了混凝土梁式构件生产精度和力学性能的精细施工，混凝土梁式构件在静力载荷下的中性轴偏移小，说明结构受力情况优良。
国内研究方面，Niu等(2017)通过采用纤维复合材料增强混凝土，在常模梁上进行试验，结果显示紧固件型FRP筋的加固效果优于粘贴型FRP筋。Yu等(2019)对混凝土梁进行优化设计，考虑力学性能，通过模拟有限元分析，得到令人满意的力学性能，展示了BFRP筋增强混凝土梁式构件在实际施工中的应用前景。
三、研究内容和方法
（一）研究内容
1.通过3D打印技术制作BFRP筋增强混凝土梁式构件；
2.对BFRP筋增强混凝土梁式构件进行静力试验，比较其力学性能与传统混凝土梁式构件；
3.利用有限元软件对BFRP筋增强混凝土梁式构件进行模拟分析，进一步探究其力学性能；
4.对BFRP筋增强混凝土梁式构件进行结构优化。
（二）研究方法
1.采用3D打印技术制作BFRP筋增强混凝土梁式构件；
2.对比静力试验，比较BFRP筋增强混凝土梁式构件和传统混凝土梁式构件的力学性能；
3.利用有限元软件进行数值模拟，探究BFRP筋增强混凝土梁式构件的力学性能；
4.对BFRP筋增强混凝土梁式构件进行结构优化。
四、预期结果和意义
预计结果：
通过静力试验和有限元模拟分析，本研究取得的预期结果如下：
1.BFRP筋增强混凝土梁式构件的力学性能相较于传统混凝土梁式构件有所提高。
2.通过有限元模拟，得出BFRP筋增强混凝土梁式构件的应力分布状态。
3.通过结构优化，展示BFRP筋增强混凝土梁式构件的力学性能提高的容易实现性。
意义：
1.本研究探究了BFRP筋增强混凝土梁式构件的应用，为建筑行业提供了一种新颖的构造材料。
2.结果可为3D打印混凝土技术的应用提供参考，推动建筑行业进行创新。
3.提高混凝土梁式构件的力学性能，有预防建筑构件破损的作用，对保障建筑安全具有现实意义。
五、论文大纲
第一章绪论
1.1研究背景和意义
1.2国内外研究现状
1.3研究内容和方法
1.4预期结果和意义
第二章理论基础
2.13D打印混凝土技术
2.2BFRP筋增强混凝土梁式构件
2.3结构优化
第三章实验与计算
3.1材料制备和试件制备
3.2试验装置和方案
3.3静力试验结果分析
3.4有限元分析
第四章结构优化设计
4.1模拟方法
4.2优化结果分析
第五章结论和展望
5.1结论
5.2展望
参考文献
六、参考文献
Niu,C.,He,Y.B.,Liu,Z.(2017)‘ExperimentalstudyonthereinforcedeffectofconcretebeamsbyusingFRPbarsandsteelplates,’JournalofBuildingEngineering,14,pp.102-109.
Wu,F.,Li,Y.H.,Zhang,D.F.,etal.(2019)‘TheStrengthandDurabilityofBFRP-reinforcednano-silicaself-compactingconcretecompositematerial,’ConstructionandBuildingMaterials,99,pp.387-391.
Yu,W.,Guo,Z.W.,Zhou,Y.F.,etal.(2019)‘StructureOptimizationStudyonAccordionShapedBFRPReinforcedConcreteBeams’Strength,’InternationalJournalofConcreteStructuresandMaterials,13,pp.593-603.