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相似文献
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1.
对玻璃长纤维增强树脂基复合材料(玻璃纤维体积分数为40%、50%)的室温单轴时间相关棘轮行为进行了较系统的单轴应力循环实验研究,讨论了该类复合材料在不同循环加载条件下的棘轮变形特征。结果表明:该类复合材料在非对称应力循环下将产生一定的棘轮变形,棘轮应变值随外加的应力幅值和平均应力的增加而增加;玻璃长纤维的引入使复合材料抵抗棘轮变形的能力明显强于未增强树脂基体材料,复合材料的棘轮变形量随玻璃长纤维含量的升高而下降;在室温下,复合材料的棘轮行为也具有明显的时间相关特性,棘轮应变值依赖于应力加载速率和峰值保持时间,随应力加载速率的下降和峰值保持时间的增加明显增加。  相似文献   

2.
对T6 热处理后的SiCP / 6061Al 合金复合材料的高温(300 ℃) 单轴应变循环特性和棘轮行为进行了实验研究, 讨论了具有两种颗粒体积分数的复合材料在高温下不同加载条件时的循环软/ 硬化特性和棘轮行为特征。实验研究表明: 颗粒增强金属基复合材料宏观上表现出与金属材料相类似的应变循环特性和棘轮变形规律, 即复合材料在非对称应力循环下也将产生一定的棘轮变形, 并随应力幅值和平均应力的增加而增加; 颗粒的引入使复合材料抵抗棘轮变形的能力增强, 棘轮变形随颗粒体积分数的升高而下降; 在高温下棘轮行为体现出明显的时间相关特性, 即棘轮应变值明显依赖于加载率和峰值保持时间, 并具有明显的蠕变-棘轮交互作用。在对该类复合材料的棘轮行为进行本构描述时必须考虑复合材料的微结构特征、加载条件以及时间效应等的影响。  相似文献   

3.
通过对碳纤维/PEEK复合材料(纤维体积分数30%)的单调拉伸、 应力控制循环、 应变控制循环实验, 对该材料的应力、 应变循环特性以及棘轮行为的率相关、 时相关特性进行了系统的研究。研究表明: 与PEEK树脂基体材料相比, 加入碳纤维使材料的抗蠕变性能有所提高。在应变控制循环实验中, 响应应力幅值与应变加载速率和应变加载幅值密切相关; 在应力松弛效应的影响下, 响应应力幅值随着应变峰值保持时间的增加而减小。室温下, 碳纤维/PEEK复合材料在非对称应力循环中产生明显的棘轮应变, 并且对加载应力幅值和平均应力具有明显的依赖性, 此外, 当在较低的加载速率和具有一定峰值保持时间情况下, 棘轮应变显著增强。  相似文献   

4.
在常温常湿下,对聚碳酸酯(PC)材料进行了一系列单轴应变循环和非对称应力循环实验。讨论了PC材料在不同加载水平、加载历史、应力率和峰值保持时间下的循环变形特征。结果表明:PC材料在应变循环过程中体现出了一定程度的循环软化特性,其响应应力幅值在应变循环中随着循环周次的增加而下降,但不是很明显;PC材料在非对称应力循环加载过程中产生明显的棘轮行为,棘轮应变随着平均应力和应力幅值的增加而增加,并且平均应力的影响大于应力幅值的影响;加载历史对于棘轮变形行为的影响较为明显,但对应变循环特性影响不大;PC材料的棘轮变形随着应力率的减小和峰值保持时间的增加而增加,体现明显的时相关性。  相似文献   

5.
采用多颗粒三维单胞模型和复合材料细观有限元分析方法,借助先进循环黏塑性本构模型的有限元实现,对SiC颗粒增强6061Al复合材料的室温、高温时间相关单轴棘轮行为进行数值模拟。讨论了颗粒排列方式和界面结合状态的变化对复合材料棘轮行为的影响;同时,分析了复合材料中基体和界面的微观变形特征及其演变规律;最后,选取一组合理的微结构参数,对复合材料的时间相关棘轮行为进行了数值模拟,并通过与已有实验结果的比较,检验了有限元分析的合理性。结果表明:多颗粒代表性体积单元能够反映复合材料更多的微观细节;颗粒排列方式的变化显著影响复合材料的整体棘轮行为;界面结合状态越好,产生的棘轮变形越小;具有合理参数值的弱界面模型给出的时间相关棘轮变形预测结果比完好界面模型的结果更接近实验值。  相似文献   

6.
热固性复合材料拥有优异的力学性能、耐热性和耐化学性,但存在原料不可再生、使用后无法回收、纤维与树脂不易降解等问题。本文分别以微米级竹粉(BP)和厘米级竹纤维(BF)为增强体,以含动态硼酸酯的二硫醇固化环氧大豆油(ESOBV)为树脂基体,采用模压成型技术制备可循环回收的竹纤维增强大豆油基类玻璃高分子复合材料,同时表征了生物质复合材料的拉伸性能、动态力学性能、松弛行为、界面结合、可重塑回收性及可降解性。结果表明:纤维形态显著影响复合材料的力学性能,复合材料的拉伸强度和拉伸模量随着BP含量的增加而降低,但随着BF含量的增加而增加;因ESOBV基体中动态键的存在,复合材料高温下具有明显的应力松弛现象,其松弛时间随BP或BF含量的增加而增加;BP增强复合材料可在高温下进行回收重塑,重塑后复合材料的拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长率分别达到原始材料的91.0%、96.3%和110.7%;在100°C、常压下,ESOBV基体中的硼酸酯基可与甘油分子发生交换反应,因此基体经甘油降解后可回收BF,且回收的纤维形态不受损坏。  相似文献   

7.
基体行为是影响随机分布短纤维增强金属基复合材料力学性能的一个重要因素。本文作者将在短纤维复合材料单纤维三维模型的基础上, 借助于弹塑性有限元分析方法, 研究在加载过程中, 不同纤维位向和界面结合状态下基体中的应力分布情况及基体的变形特征。研究表明, 该类复合材料中基体的应力分布情况和变形特征将受到纤维位向改变和界面结合强弱的显著影响。  相似文献   

8.
在室温下,对不饱和聚酯树脂进行了单轴应变控制和应力控制的循环实验研究。讨论了应变幅值对该树脂应变循环特性的影响以及应力幅值、平均应力、应力率、峰值保持时间对其棘轮行为的影响。结果表明:不饱和聚酯树脂在室温下基本上是循环稳定材料,即响应应力幅值在应变循环中基本上不随循环周次而发生变化;在非对称应力循环下,其棘轮行为不仅受平均应力、应力幅值的影响,还受应力率和峰值保持时间的影响,体现出明显的时间相关性。  相似文献   

9.
利用复合材料细观有限元分析方法,对SiC颗粒增强6061Al合金复合材料的单拉行为、单轴棘轮行为进行数值模拟。模拟中讨论了耦合自由边界、界面结合状态对复合材料棘轮行为的影响;同时,分析了基体和界面的微观变形特征及其演变规律。选取1组合理的微结构参数,对复合材料的棘轮行为进行数值模拟,并通过与实验结果的比较,检验有限元模型的合理性。结果表明:耦合边界很大程度改善了模拟结果;界面结合状态越好,即界面弹性模量、屈服强度和硬化模量越高,产生的棘轮变形越小;具有合理参数值的弱界面模型给出的棘轮变形预测结果比完好界面模型的结果更接近于实验值。  相似文献   

10.
氧化铝短纤维增强铝基复合材料的蠕变破坏行为   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
研究了挤压铸造Al2O3短纤维增强铝基复合材料在350℃恒应力条件下的蠕变行为。蠕变试验过程中采用中断实验的方法对复合材料的显微组织进行观察,发现复合材料在蠕变过程中纤维发生断裂,弱界面发生破坏以及基体合金在应力作用下发生变形。根据复合材料在蠕变三个阶段中显微组织的变化情况,对其宏观蠕变行为进行了分析,认为位错在复合材料中滑移和攀移控制整个蠕变过程,并提出了短纤维增强金属基复合材料的蠕变断裂机理,合理地解释了复合材料的蠕变过程。  相似文献   

11.
基于颗粒增强金属基复合材料的单球形颗粒模型和轴对称二维6节点三角形单元, 利用ABAQUS对T6热处理后的两种体积分数的SiCP/6061Al合金复合材料的高温(300℃)单轴拉伸行为和单轴棘轮行为进行数值模拟。在有限元模拟中, 对基体采用了新发展的、 能够合理描述材料棘轮行为的黏塑性循环本构模型。数值模拟表明: 本文中建立的有限元分析模型对颗粒增强金属基复合材料的高温单轴棘轮行为及其时间相关特性得到了较为合理的描述, 模拟结果与实验吻合较好。模拟结果同时还揭示了复合材料内循环变形行为在细观层次上的不均匀性和复杂性。  相似文献   

12.
采用复合材料细观有限元分析方法,并借助先进循环塑性本构模型的有限元实现,对颗粒性态的随机性对SiC颗粒增强6061Al复合材料棘轮行为的影响进行了有限元数值模拟。采用随机序列吸附方法(RSA)生成各种多颗粒随机分布的模型,探讨了颗粒分布方式、数目、形状和大小以及各自的随机性对复合材料棘轮行为的影响。研究发现:颗粒尺寸越小、数目越多、分布在基体表面的比例越大,颗粒的增强效果越好;颗粒的大小和空间位置分布越均匀,复合材料抗循环变形的能力越强;球形颗粒和均匀分布的假设可以得到很好的模拟结果。  相似文献   

13.
The present study intends to examine ratcheting response of Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) composites over fatigue cycles by means of parametric variables. Stages of ratcheting deformation were related to stress cycles, lifespan, mechanical properties and cyclic stress levels by means of linear and non-linear functions. The coefficients B and C in the proposed ratcheting formulation calibrated ratcheting equation by means of material properties over ratcheting stages. Coefficients A and C calibrated the stages I and II of ratcheting strain curve over stress cycles. The ratcheting curve over initial and final stages was affected as composite modulus of elasticity (E c ) increased. An increase in E c -dependent coefficients A and B increased the magnitude of ratcheting strains over stress cycles. Ratcheting data for continuous and short fiber GFRP composites with various volume fractions were employed to evaluate the proposed ratcheting formulation. Interaction of ratcheting and fatigue phenomena was further assumed when the proposed parametric ratcheting equation was coupled with a fatigue damage model developed earlier by present authors. Overall damage is achieved from accumulation of ratcheting and fatigue over stress cycles.  相似文献   

14.
在细观有限元模型基础上 , 利用 ABAQUS有限元程序对具有不同颗粒形状(球形、 立方体、 短棱柱和短圆柱)的 SiC P/ 6061Al 合金复合材料的单调拉伸行为和单轴棘轮行为进行数值模拟 , 讨论颗粒形状对复合材料棘轮行为的影响。 结果表明: 颗粒形状对复合材料的弹性模量、 单拉行为和单轴棘轮行为均有较大影响。 在所讨论的几种颗粒形状中 , 球形颗粒的增强效果最弱 , 抵抗棘轮变形的能力最差 ; 不同短棱柱颗粒的增强效果与其拥有的棱边数有关 , 即五棱柱颗粒的增强效果最好 , 然后随棱边数的增加逐渐下降 , 最后接近于短圆柱形颗粒。通过有限元分析结果讨论了不同颗粒形状下基体的细观塑性变形特征及其演化规律 , 这些结果有助于分析该类复合材料损伤和失效机制。  相似文献   

15.
Engineering stress‐controlled ratcheting tests under different sets of stress amplitudes and mean stresses show that ratcheting deformation in polycrystalline OFHC copper occurs in three different stages. A plateau region with almost no accumulation of inelastic strain follows general ratcheting deformation during initial loading cycles. With breakdown of the plateau region inelastic ratcheting deformation occurs at an increasingly rapid rate. The effect of the stress amplitude on the ratcheting process is found to be more than mean stress effect. Reconstruction of the ratcheting curves clearly separates the conditions for stress‐controlled low cycle fatigue with zero mean stress and ratcheting with tensile mean stress.  相似文献   

16.
Cyclic plastic deformation response of materials under asymmetric stress cycling is known as ratcheting. Combined effect of fatigue and permanent tensile strain accumulation results in early failure of materials during ratcheting. For this reason, ratcheting should be emphasized in the safety assessment and life estimation of engineering structures. Engineering and true stress-controlled ratcheting behavior of 304LN stainless steel has been carried out at room temperature. Effects of stress amplitude, mean stress, and their histories (i.e., step loading) on the ratcheting behavior are analyzed in this investigation. It is noticed that under true stress-controlled ratcheting experiments, ratcheting life increases in presence of mean stress, and hysteresis loop area and plastic strain energy decreases with the increasing mean stress. A comparison has also been drawn in between the true and engineering stress-controlled tests, and massive differences in ratcheting life and strain accumulation were found. Ratcheting strain accumulation ceases in descending step loading, is noticed in this work.  相似文献   

17.
Fatigue failure, ratcheting behaviour and influence of pre‐fatigue on fatigue behaviour were investigated under uniaxial cyclic loading for CK45 steel at room temperature. The fatigue life was recorded for various stress ratios, and then, three mean stress models were considered. The Walker model showed an acceptable accuracy in comparison with Smith–Watson–Topper and Park et al. models. The ratcheting strains were measured for various loading conditions in order to evaluate the impact of mean stress, stress amplitude and stress ratio on ratcheting behaviour. The experimental results showed that the ratcheting strain increased with increasing mean stress, stress amplitude and stress ratio. In addition, the results of the post‐ratcheting‐fatigue tests showed that although the fatigue life decreased with increasing pre‐ratcheting strain (the ratcheting strain that is accumulated in pre‐fatigue), the loading condition that pre‐fatigue experiments were conducted has a significant effect on subsequent fatigue behaviour.  相似文献   

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