Page 6 - 2024年第55卷第8期

较大的变异，网格布对聚合物基体材料的变形性能起到负面效应，显著影响止水防渗性能的发挥。因
此有必要研究网格布－ 聚脲复合结构的力学作用机理，为实际工程应用提供指导。
网格布－ 聚脲涂层可视为一种典型的纤维增强聚合物（ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｏｌｙｍｅｒ，ＦＲＰ）结构，该结
构的受力变形 行 为 分 析 方 法 主 要 分 为 两 大 类，即 等 效 材 料 模 型 分 析 方 法 ［６ － ９］ 和 精 细 化 模 型 分 析 方
法 ［１０ － １３］ 。其中，等效材料模型难以结合纤维材料、基体材料各自的破坏准则共同计算，因而难以实现
ＦＲＰ材料的破坏过程精细化模拟。精细化模型分析方法基于精细化模型考察 ＦＲＰ材料的受力变形行
为，该类模型能够较好的模拟材料破坏演化过程，可用于考察不同纤维材料、不同聚合物基体材料组
合时的破坏模式和承载性能。
作者研究团队一直在对聚脲基体材料开展研究，如性能试验 ［１４］ ，反向水压作用下的数值分析和破
坏机理研究 ［１５ － １７］ ，高速水流冲磨作用下聚脲涂层剥离破坏行为研究 ［１８］ ，脲基涂层的老化寿命预测研
究 ［１９］ ，高寒环境 适 用 性 研 究 ［２０］ ，以 及 基 面 开 裂、水 压 作 用、伸 缩 缝 变 形 下 的 非 线 性 剥 离 破 坏 研
究 ［２１］ 等等。此次本文基于精细化模型数值分析，探讨网格 布纤 维同 聚 脲 材料 的 耦 合作 用机 理，考
察网格布 － 聚脲涂层（ＭｅｓｈＦａｂｒｉｃＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｏｌｙｕｒｅａ，ＦＢＣ － ＰＵＡ）的受力变形行为和破坏模式，以分
析不同纤维 － 基体材料组合形式下的变形性能和承载性能差异，为防渗涂层的结构工程实际设计提
供指导。

２ 拉伸试验

目前，ＦＢＣ － ＰＵＡ复合材料主要应用于有表面止水防渗要求的结构物表层，避免因结构表面开裂
或伸缩缝变形导致出现渗漏问题 ［２２］ 。根据其实际应用场景分析，该复合材料涂层主要受力状态为面内
拉伸受力状态，因此首先需通过拉伸性能试验考察复合材料以及各个独立材料的拉伸性能。此次拉伸
试验目的是确定聚脲材料、网格布以及 ＦＢＣ － ＰＵＡ复合材料的受力变形行为，并为后续材料本构模型
的参数拟合提供数据基础。
２．１ 试样
２．１．１ 第一组试样 第一组试样为网格布单轴拉伸试验试样，网格布按照其网格基元形状可分为六角
网眼、菱形网眼、方格网眼、圆形网眼等类型，本研究选择较为常见的方格网眼网格布开展试验及数
值模拟。网格布材料为聚酯纤维材料，如图 １（ａ）所示，沿经向（拉伸方向）的纤维密度为 １１根?ｃｍ，
纬向（垂直拉伸方向）的纤维密度为 ５根?ｃｍ，纤维直径 ０．５ｍｍ。

图 １ 网格布试样

在网格布上沿经向裁剪出 ３５０ｍｍ × ５０ｍｍ的网格布拉伸试样，共计 ３片试样，然后将试样两端缠
绕至预先准备的钢制支承棒上，并采用粘接剂粘接紧固，保证两支承棒间的标距为 ２００ｍｍ，而后在
拉伸试验机上夹持两端的支承棒进行单轴拉伸试验，试验示意图如图 １（ｂ）所示。

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