triz復(fù)合材料

1、基于TRIZ的新型復(fù)合材料探究本作品整體運用TRIZ理論的分析流程圖九屏幕分析圖資源分析生命曲線分析最終理想解分析技術(shù)矛盾 功能分析最終方案CONTENTS1作品背景BACKGROUND2問題分析ANALYSIS3方案優(yōu)化SCHEME OPTIMIZATION4最終方案FINAL SCHEME1作品背景BACKGROUND1.1 選題背景我國上世紀修建的很多橋梁，設(shè)計荷載標準較低，大部分橋梁還在服役，在行車密度及車輛載重越來越大的今天，現(xiàn)有相當一部分橋梁滿足不了使用要求。因此，舊危橋的加固和維修任務(wù)十分繁重。碳纖維以其優(yōu)良的物理化學(xué)性能，可以較低的代價修復(fù)橋梁，有效延長橋梁的使用壽命。 1.2

2、 碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)點0403碳纖維復(fù)合材料的抗拉強度都在3500兆帕以上，比鋼材高出7-9倍的抗拉強度?？估瓘姸雀咛祭w維的密度僅為1.5-2.0克每立方厘米，不到鋼的1/4，對橋梁結(jié)構(gòu)重量的影響微乎其微。密度低碳纖維材料具有良好的耐化學(xué)腐蝕的特性，除被強氧化劑氧化外，對一般堿性是惰性的，尤其適合以堿性水泥為主的混凝土橋梁?；瘜W(xué)性質(zhì)好線膨脹系數(shù)低，不易發(fā)生變形，對橋梁主體影響不大。線膨脹系數(shù)低02優(yōu)點2問題分析ANALYSIS2.1 九屏幕分析圖普通鋼筋混凝土材料混凝土、鋼筋、鋼索碳纖維布、碳纖維片、碳纖維索高性能復(fù)合材料制成的配件碳纖維復(fù)合材料橋梁加固橋梁主體，橋梁加固橋梁主體高性能復(fù)合材料

3、2.2 功能分析技術(shù)系統(tǒng)碳纖維復(fù)合材料在橋梁中的應(yīng)用用途橋梁的建造、加固技術(shù)功能實現(xiàn)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，堅固主要功能基于碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)良物理化學(xué)性能以達到老舊橋梁的加固、壽命延長以及新橋梁的穩(wěn)定來達到最大承重比，并具有較好的抵抗外界干擾的能力資源屬性資源屬性選擇順序選擇順序價值價值免費廉價昂貴重量重量輕較重重作用作用有害中性有益可用性可用性成品改變后可用需要建造資源類型資源類型價值價值重量重量施工難易施工難易可用性可用性碳纖維布碳纖維布較廉價輕易改變后使用碳纖維片碳纖維片較廉價輕易改變后使用碳纖維絞線碳纖維絞線較貴重較難改變后使用碳纖維索碳纖維索較貴重較難需要定做環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂廉價輕易成品環(huán)

4、氧砂漿環(huán)氧砂漿廉價輕易成品氟碳漆氟碳漆廉價輕易成品2.32.3 資源分析資源分析碳纖維復(fù)合材料目前有碳纖維布、碳纖維片、碳纖維管、碳纖維索等許多種，施工材料也有無機以及有機材料2.4 S型進化曲線 專利專利 文獻分析文獻分析 研究研究報告報告分析依據(jù)：2.5 最終理想解問題問題分析結(jié)果分析結(jié)果設(shè)計最終目標？設(shè)計最終目標？橋梁是實現(xiàn)了加固橋梁是實現(xiàn)了加固理想化最終結(jié)果？理想化最終結(jié)果？橋梁承重比明顯加強，壽命明顯延長橋梁承重比明顯加強，壽命明顯延長達到理想解的障礙是什么？達到理想解的障礙是什么？施工方法不正確，材料選擇不當施工方法不正確，材料選擇不當出現(xiàn)這種障礙的結(jié)果是什么？出現(xiàn)這種障礙的結(jié)果是

5、什么？橋梁沒有得到加固甚至出現(xiàn)更嚴重的后果橋梁沒有得到加固甚至出現(xiàn)更嚴重的后果不出現(xiàn)這種障礙的條件是什么？不出現(xiàn)這種障礙的條件是什么？調(diào)整施工方法，選擇正確的碳纖維材料調(diào)整施工方法，選擇正確的碳纖維材料創(chuàng)造這些條件所用的資源是什么？創(chuàng)造這些條件所用的資源是什么？碳纖維布，碳纖維索碳纖維布，碳纖維索3方案優(yōu)化SCHEME OPTIMIZATION3.1.1 主要技術(shù)矛盾一、橋梁破損位置、大小、深度在不同的環(huán)境中不同，不利于碳纖維加固順利施工。二、橋梁經(jīng)過風(fēng)吹日曬，主體結(jié)構(gòu)以及鋼筋結(jié)構(gòu)受到腐蝕，出現(xiàn)橋梁各部分質(zhì)量等不均勻。三、橋梁主體與新加入的碳纖維材料之間有縫隙，振動效應(yīng)會加強，橋梁穩(wěn)定性會下降

6、。分割原理將成品碳纖維布分割成預(yù)先設(shè)定的尺寸，寬度在2米以內(nèi)，在破損位置均勻鋪設(shè)。減少有害作用原理對于腐蝕問題，用氟碳漆鋼筋進行防腐作用，用環(huán)氧砂漿對破損位置進行修補。事先防范原理在鋪碳纖維布之前，應(yīng)先用滾筒將粘貼用環(huán)氧樹脂均勻的涂在混凝土表面上，并擠出氣泡，保證混凝土與碳纖維布之間有足夠粘結(jié)，保證兩者共同工作。復(fù)合材料原理利用碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)良物理化學(xué)特性，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加固修復(fù)材料，使橋梁更加堅固穩(wěn)定。方案1：橋梁原址重建，將混凝土橋梁中的部分力筋用碳纖維絞線代替，組成大型預(yù)應(yīng)力束，用楔形系統(tǒng)錨固定在梁上。優(yōu)點：新建橋梁穩(wěn)定性大大提高，承載力大大加強，使用壽命大大加長。缺點：成本高，施工周期長，施工難度大，并且重建勢必會影響交通規(guī)劃，后續(xù)影響較大方案2：利用碳纖維材料粘貼在混凝土表面上，提高橋梁的強度，封閉混凝土裂縫。在橋墩外側(cè)纏繞碳纖維布改善橋墩的強度及受力狀態(tài)。優(yōu)點：成本低，施工簡單，施工周期短，提升橋梁一定的強度、穩(wěn)定性和壽命。缺點：由于是原橋基礎(chǔ)上加固，沒有重建的穩(wěn)定性高。4最終方案FINAL SCHEME4.1最