纤维增强金属基复合材料残余应力及其在拉伸时的行为

根据弹性力学理论建立了纤维增强金属基复合材料中纤维周围基体中的残余热应力模型。探讨了在单向拉伸时该残余热应力对材料性能的影响,为分析复合材料的力学行为理论指导。     

SiC/Ti基复合材料中纤维排布方式对残余热应力的影响

采用ANSYS有限元分析软件，对SCS－6 SiC／Ti－24A1－11Nb复合材料的残余热应力进行数值模拟，重点分析了纤维排布对残余热应力的影响。结果表明，在高温和热等静压成型的工艺条件下，与四方纤维排布模型相比，六方纤维排布模型的残余热应力较小，应力分布也较均匀，不易导致基体开裂。研究结果为SiC纤维增强Ti基复合材料的制备方法和工艺提供了一定的依据。     

纤维拔出时Coulomb摩擦界面应力传递

假设纤维/基体界面分离区域内的摩擦剪切应力遵循Coulomb摩擦律，包括泊松效应的影响，建立了纤维拔出时的摩擦界面应力传递模型，获得了包含摩擦滑移和由纤维/基体热失配引起的法向残余热应力效应的纤维轴向应力和界面剪切应力的表达式.对纤维增强复合材料SCS-6/Ti-6Al-4V作参数化的数值计算，且和有限元结果进行比较.结果表明，随纤维轴向位置的增加，纤维轴向应力和界面剪切应力均减小；法向残余热应力、高纤维体积分数和短纤维延缓纤维失效.     

含缺陷纤维增强复合材料热膨胀系数预报

利用细观力学的Ｅｓｈｅｌｂｙ和Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ理论，考虑纤维与微裂纹之间的相互作用，预报了复合材料的有效热膨胀系统，研究了纤维体积份数，微裂纹密度对热力学性能的影响，为材料热应力分析提供了理论基础。     

陶瓷基复合材料界面脱粘长度的理论分析

提出了陶瓷复合材料在外载及残余热应力作用下，界面脱粘长度的计算方法。     

冷却速度对SiCp/2024Al热残余应力影响的数值模拟

针对冷却速度对SiCp／2024Al复合材料热残余应力的影响，通过复合材料显微组织观察，根据复合材料的形貌特征，建立了平面应力状态的复合材料组织模型，利用有限元方法对SiCp／2024Al复合材料淬火和退火过程的热应力进行了数值模拟．结果表明，由于SiC增强颗粒与铝基体之间的热膨胀系数差异较大，热处理后颗粒和基体的界面附近产生很大的热残余应力场，同时基体发生塑性应变；冷却速度对复合材料热残余应力没有明显影响．     

不锈钢纤维增强铁硼合金的有限元分析

在铁硼合金基体中添加高强度纤维可以有效的改善铁硼合金的力学性能,本文构造了不锈钢纤维增强铁硼合金基复合材料的有限元分析模型,通过有限元方法计算了纤维的性能参数对复合材料热应力和抗拉强度的影响,对不同参数的纤维增强复合材料进行了计算和比较研究.研究结果表明:在脆性材料基体中添加纤维,能有效的改善复合材料的力学性能,复合材...     

加捻纤维复合材料固化界面应力分析

含有加捻纤维束的复合材料由于固化而产生的热残余应力问题,可以用能量法获得解答。这种热残余应力可以表示为纤维、基体材料性质以及纤维束几何参数的函数。分析结果表明:加捻纤维束构成的复合材料,由于纤维适当加捻,可以大大减弱纤维与基体各具不同的热膨胀系数而产生的固化残余应力。     

颗粒形状对铝基复合材料热残余应力影响的有限元分析

通过复合材料显微组织观察，建立了平面应力状态的复合材料组织模型，利用有限元方法对Al2O3p/2024Al复合材料和SiCp/2024Al复合材料淬火过程的热应力进行了数值模拟，研究了颗粒形状对铝基复合材料淬火处理过程下热残余应力的影响．结果表明，由于增强颗粒与铝基体之间的热膨胀系数差异较大，淬火处理后颗粒和基体的界面附近产生很大的热残余应力场，同时基体发生塑性应变．     

单向复合材料失效的蒙特卡罗（Monte Carlo）模拟

从单纤维复合材料的破坏。七纤维单向复合材料的力学分析,多层复合材料的弯曲破坏,复合材料的尺寸效应等四个方面,介绍并分析了将蒙特卡罗方法应用于复合材料力学模拟中的国内外研究进展,并提出了该方法的应用发展趋势。     

Ballistic Performance and Damage Characteristics of Chemical Vapor Infiltration Quasi 3D-Cf/SiC Composites

To investigate the ballistic performance and damage characteristics of quasi threedimensional(3D) needle-punched Cf/SiC composites prepared by chemical vapor infiltration(CVI),penetration experiments were conducted by using 7.62 mm armor piercing incendiary(API).Macro and micro fracture morphologies were then observed on recycled targets.The results show that the protection coefficient of 3D Cf/SiC composites is 2.54.High porosity and many micro thermal stress cracks may directly lead to the lower ballistic performance.Flat fracture morphology was observed on the crater surface.The low dynamic fracture strength along layer direction may be attributed to the voids and microcracks caused by residual thermal stress.The damage characteristics of Cf/Si C composites include matrix cracking,fiber bundle cracking,interfacial debonding,fiber fracture,and fiber bundle pull-out.And interfacial debonding and fiber fracture may play major roles in energy absorption.     

多尺度方法预测复合材料层板裂纹扩展

为了研究复合材料层板在细观和宏观尺度上的损伤分布,文中基于高精度通用单胞细观力学模型,发展了一种多尺度分析方法．该方法只需纤维和基体的材料属性、强度参数及纤维体积含量,而无需复合材料层合板的弹性参数和强度参数．文中使用该方法分析了复合材料结构的宏细观上的应力应变场;结合多尺度损伤模型,研究了复合材料的细观损伤以及宏观的裂纹扩展;通过二次开发ANSYS／LS-DYNA软件,文中将高精度通用单胞细观力学模型编译到用户自定义材料子程序中;使用这种方法分析了开孔层板轴向拉伸条件下的各个分层的应力分布、组分失效模式和裂纹扩展．并将计算结果与实验结果对比,结果表明: 数值模拟随时间变化的应力曲线与实验所得的曲线能较好的吻合; 预测的裂纹扩展与实验结果比较吻合．     

界面性能对晶须增强树脂基复合材料力学行为的影响

用碳化硅晶须、光敏树脂合成了光固化用树脂基复合材料,并对材料进行了拉伸测试,测试结果表明复合材料的实测拉伸强度与理论值相差较大;在实验的基础上进一步建立了复合材料的界面相模型,采用有限元方法分析了界面性能对晶须增强树脂基复合材料力学行为的影响.结果表明:界面性能对晶须承受轴向应力的影响远大于对树脂基体的影响,晶须界面剪切应力与界面结合强度成正比,晶须端面应力集中系数随界面结合性能的增强而递增.     

颗粒簇增强金属基复合材料的细观力学行为

基于SiC／Al基复合材料中的SiC颗粒簇周期性排布假设，通过三维有限元体胞方法，探讨了不同堆积形式下的颗粒簇微结构对基体材料中热残余径向应力的分布，所得结果对于深入理解金属基复合材料的损伤过程有参考价值。     

ZrB2基层状复合材料力学性能与应力影响分析

通过层压复合技术制备出Mo/ZrB2层状复合材料,该复合材料的抗弯强度达到471 MPa,同时具有高的断裂韧性7.64 MPa·m1/2.研究发现材料内部的残余应力引起裂纹扩展阻力增大,裂纹发生偏转,材料因此得到强韧化.采用非均匀应变模型分析层状复合材料的内部残余应力,结果表明:基体层受拉应力,最大为64 MPa,界面层受压应力,最大为320 MPa,同时在层间存在剪切应力,最大为1.149MPa.基体层和界面层的厚度比对材料内部应力分布影响较大.     

包覆工艺制备C—SiC—B4C—TiB2复合材料的组织与性能

以鳞片石墨,B4C,SiC,TiO2为原料,利用包覆工艺在不同热压温度下制备了W（C）=50％的C—SiC—B4C—TiB2复合材料,并详细研究了热压温度对复合材料显微组织和性能的影响规律．结果表明,当热压温度高于1850℃时,复合材料由C,SiC,B4C和TiB2这四相组成;复合材料的体积密度、抗折强度和断裂韧性均随着热压温度的升高而增加．2000oC热压时,复合材料的体积密度、气孔率、抗折强度和断裂韧性分别达到2．41g／cm^3,3．42％,176MPa和6．1MPa·m^1/2;热压温度升高,复合材料的碳相和陶瓷相逐渐致密,碳相最终形成了在陶瓷基体上镶嵌的直径为40μm橄榄球状和条状这两种形貌．碳／陶瓷相的弱界面分层诱导韧化和第二相TiB2与陶瓷基体之间热膨胀系数不匹配所致的残余应力使变形过程中微裂纹的扩展路径发展变化,使复合材料的韧性提高．     

焊接残余应力对压力容器疲劳裂纹扩展的影响

给出了焊接残余应力对压力容器疲劳裂纹扩展的影响,采用断裂力学理论分析疲劳行为,引用了裂纹张开率U和有效应力强度因子幅值△Keff的概念.