复合材料层合板冲击后压-压疲劳寿命预测方法

针对冲击后复合材料层合板, 发展了含冲击初始损伤层合板的压-压疲劳寿命预测方法。该方法基于无损单向板的力学性能和疲劳特性, 对不同铺层参数、 不同几何尺寸以及不同冲击条件下层合板的疲劳寿命进行预测。为消除人为假设冲击损伤造成的误差, 对层合板在冲击载荷及冲击后疲劳载荷作用下的破坏进行全程分析, 即把冲击后层合板的实际损伤状态直接作为疲劳分析的初始状态。同时基于逐渐损伤思想, 推导了含冲击初始损伤层合板的应力分析过程, 建立了相应的三维逐渐累积损伤模型, 开发了参数化的复合材料层合结构冲击及冲击后疲劳破坏模拟程序, 为复合材料层合结构的抗冲击设计及其疲劳损伤扩展行为研究提供了较好的技术平台。      

压-压疲劳加载对2D-C/C复合材料导热性能的影响

对二维编织炭/炭复合材料(2D-C/C复合材料)进行压-压疲劳试验,疲劳加载条件分别为应力水平1000 N、2000 N和3000 N,循环周次为10~4、1×10~5、3×10~5次时,并测试其疲劳加载前后试样的导热性能,研究了压-压疲劳加载对其导热性能的影响.结果表明,压-压疲劳加载没有改变2D-C/C复合材料试样的热扩散系数随温度升高而减小以及比热容随温度升高而增大的基本规律,但是压-压疲劳加载使其热导率、热扩散系数随着应力水平和循环周次的增大而降低,而其比热容的变化较小.在压-压疲劳加载过程中,2D-C/C复合材料疲劳损伤的产生和积累导致其导热性能降低.     

含孔复合材料层合板孔边的应力集中

针对含孔有限宽复合材料层合板的应力集中问题,提出一种计算孔边应力分布及应力集中因子的方法：先利用经典层板理论,将复合材料层合板化归为各向异性板;再将各向异性板等效转换为一偏轴拉伸的单向纤维层板;最后利用含孔偏轴单向板的孔边应力计算公式来分析一般铺层层合板孔边应力集中情况。根据所推导的计算公式,分析讨论了板宽/孔径比、铺层比例、铺层方式、材料性能参数等因素对孔边应力集中的影响。     

带孔复合材料层合板疲劳理论研究

基于复合材料层合板静强度的"平均应力准则"和经典的指数函数疲劳预测理论以及所提出应力修正因子β,建立了一种带孔的复合材料层合板疲劳预测模型.针对复合材料T300/KH304进行了带孔层合板在不同应力水平下的疲劳试验研究及模型验证,模型预测结果满足工程要求,为含圆孔层合板S-N曲线的预测提供了简单、快捷、实用的方法.     

紧固孔原始疲劳质量控制与制孔技术研究

本文对飞机结构耐久性和安全性有重要影响的紧固孔原始疲劳质量进行了分析，建立了制孔技术与紧固孔原始疲劳质量的内在联系；     

含孔天然纤维织物复合材料力学性能

研究了含孔天然苎麻纤维织物/异氰酸酯复合板在双轴向拉伸载荷下的力学行为。对0.5、1.0、2.0、4.0mm 4种孔径板进行了单向和双轴向载荷拉伸试验, 同时采用数字散斑相关方法对全场位移及孔径大小对应变的影响进行了表征。结果表明: 当载荷线性变化时孔周围的位移场分布较为均匀; 随着载荷接近破坏值, 位移场呈非线性分布并出现高应变值点, 破坏以极快的速度沿孔边在这些点首先发生。随着孔径的增大, 在1000~2000N双轴向载荷下孔周围相同面积内x、y方向正应变的平均值减小, 应变值波动小但范围增大。材料在单向和双轴向拉伸时表现出不同的力学特征: 双轴向载荷下失效强度要比单向拉伸时低, 降低比例为14%～27%, 且随着孔径的增加而增加。      

弯管流量计取压孔实验研究

为了研究取压孔孔径对流量计性能的影响,介绍了弯管流量计实验研究的方法,并给出了针对不同取压孔直径所作实验的结果.     

针刺C/SiC复合材料拉-压疲劳特性与失效机理EI北大核心CSCD

研究了室温下针刺C/SiC复合材料的拉-压疲劳特性,并与其拉-拉疲劳特性进行了对比。结果表明:针刺C/SiC复合材料的拉-压疲劳强度略低于拉-拉疲劳强度;两种循环载荷下都存在迟滞现象,随着循环数的增大迟滞环不断右移,且偏斜程度和包围面积不断增大。采用扫描电子显微镜对失效试件的断口形貌和微观结构的观察表明:除了垂直于加载方向的基体开裂以及界面脱粘,拉-压循环加载下的细观失效机制还包括平行于加载方向的基体开裂以及层间的开裂。这些平行于加载方向的损伤使得纤维受力状态恶化,最终削弱了针刺C/SiC复合材料拉-压疲劳强度。     

混凝土拉-压疲劳损伤模型及其验证

基于连续损伤力学理论,提出了混凝土单轴拉-压疲劳损伤模型。模型中采用了拉和压两个边界面。加载面、边界面方程均以损伤能量释放率表示。在能量释放率空间内,由加载面与初始损伤面、边界面之间的位置描述损伤状态。通过建立累积损伤与相应循环损伤能量释放率阈值之间的关系,确定了疲劳加载中极限断裂面尺寸的变化规律,由此模拟混凝土在循环荷载作用下的刚度退化过程。结合作者完成的疲劳试验结果,确定了理论模型中的计算参数。经比较,理论模型预测的应力-应变数值、疲劳寿命和试验结果吻合较好。     

汽车薄板拉-压高周疲劳试样的形状和尺寸选取

针对两种不同强度级别、不同厚度的汽车薄板材料,设计出不同试验段宽度、不同平行长度、不同圆弧半径的疲劳试样,在不使用防屈曲装置的情况下,进行不同应力水平、应力比R=-1的高周疲劳试验,并通过相同应力循环形式下不同尺寸试样的疲劳寿命循环次数,来确定汽车薄板材料疲劳试样的形状和尺寸。结果表明:对于厚度0.8～3 mm的汽车薄板,等截面疲劳试样比圆弧形疲劳试样更适合进行汽车薄板拉-压高周疲劳试验,推荐的等截面疲劳试样尺寸(a为试样厚度)为试验段宽度b=(1～3)a,试样平行长度L_c=(1～3)b,圆弧半径r=(3～10)a。     

13SiMnNiCrMoV钢切口疲劳裂纹萌生门槛值

本文研究在13SiMnNiCrMoV 结构钢中用尖裂纹的应力强度因子来反映三点弯曲缺口试样的疲劳裂纹萌生规律。当 R=0.1,f=100Hz,试样尺寸 B×W×L=12.5×25×117mm 时,缺口名义应力幅的门槛值为Δσ_(th)=3315ρ~(0.352) MPa,0.5mm≤ρ≤5mmΔK_(th)=250ρ~(0.352) MPam~(1/2)门槛值与ρ有关。同时得到缺口裂纹萌生的循环次数 N_i 与名义应力幅Δσ、缺口曲率半径ρ的定量关系是N_i=3.98×10~(22)ρ~(1.62)/Δσ~(4.85),N_i≤10~(5.5)并讨论了(ΔK_1/ρ~(1/2))_(th)与ρ无关的结论。     

钢-混凝土组合梁疲劳性能研究综述

钢-混凝土组合梁的疲劳问题已经开始引起人们的重视,但到目前为止我国在钢-混凝土组合梁疲劳方面的研究工作仍然较少,为给钢-混凝土组合梁的疲劳性能研究工作和疲劳设计提供参考和依据,该文对国内外有关钢-混凝土组合梁疲劳的试验研究、计算方法以及相应规范进行了综述和分析评价,论述了组合梁的疲劳破坏形态和影响因素。基于搜集到的国内外大量栓钉疲劳试验数据,对各国规范组合梁疲劳问题的规定进行了分析总结。该文的研究工作可供在进行组合梁疲劳方面的试验研究、设计和制订规范时借鉴和参考。     

空间刚架结构钢-混结合段疲劳性能试验研究

为了解空间刚架结构钢-混结合段的疲劳性能,按照几何、物理及边界相似准则设计了1∶2的大比例试验模型,进行了设计寿命期内疲劳加载,测试了疲劳加载过程中钢-混结合段结构主要构件以及焊缝、剪力键的应力及变形情况。试验结果显示：空间刚架结构钢-混结合段在疲劳荷载作用过程中的应力水平较低,应力分布基本无变化,钢与混凝土相对滑移量很小;疲劳荷载作用后钢结构、混凝土结构无表观裂纹,超声波探伤结果表明疲劳荷载作用后钢结构焊缝无超标缺陷;结合段顶部钢与混凝土之间的界面粘结被破坏,但由于剪力键的作用,钢与混凝土的最大相对滑移量为0.036mm;该空间刚架结构钢-混结合段具有良好的疲劳性能。最后从疲劳性能的角度对钢-混结合段的合理构造设计进行了讨论。     

钢丝帘线橡胶复合材料疲劳特性实验研究

对 钢丝帘线橡胶复合材料在拉伸循环载荷下的疲劳特性进行了试验研究,分析了最大应力、加载频率对材料疲劳寿命的影响以及疲劳过程中的滞后损失和温升,根据疲劳寿命图得到了线性寿命预报方程。研究表明,在载荷控制下该材料的疲劳过程呈现明显的三阶段规律,两步等幅加载实验证明这一规律同样适用于有损试件的疲劳过程。      

玻璃纤维织物复合材料弯曲疲劳行为的试验研究

通过对平面编织玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的弯曲疲劳试验, 对其疲劳机理作了深 入研究, 从细观的角度对其疲劳损伤的产生、发展的行为及其形态特点作了详细的阐述。给出了典 型的刚度弱化模式, 并对其作了分析。      

非比例载荷下缺口件疲劳寿命预测

针对Mod.9Cr-1Mo铁素体钢缺口件进行了一系列非比例载荷低周疲劳试验,采用直流电位差法测量裂纹萌生寿命,比较了缺口半径和应变路径对疲劳裂纹萌生寿命的影响。结果表明,缺口件裂纹萌生寿命占总寿命的比例与材料类型、应变路径相关,更与缺口半径尺寸直接相关。同一路径下,随着缺口半径增加,裂纹萌生寿命所占比例增大。采用Neuber律进行缺口局部应力-应变损伤的计算,结合Smith-Watson-Topper (SWT)模型和Kandil-Brown-Miller (KBM)模型进行疲劳寿命预测。结果表明,除单轴路径和比例路径外,SWT模型得到的预测结果偏于不安全;KBM模型除对单轴预测偏于保守外,其他预测值较好,总体预测结果位于2倍分散带内。     

复合材料补片止裂性能的方法研究

含裂纹金属板经复合材料补片胶接修补后的应力强度因子计算可分为两个阶段：首先假设复合材料补片胶接到一块没有裂纹的金属板上,根据广义平面应力的弹性包容理论计算胶接修补区内金属板上的应力值;其次在金属板上引入一条长度为2c的裂纹,并用近似方法估算裂纹尖端的应力强度因子和疲劳寿命。所得结果与有限元计算结果和疲劳寿命试验结果吻合较好。     

FRP-混凝土组合桥面板疲劳性能试验研究

在静力试验研究基础上,对一新型FRP-混凝土组合桥面板试件进行了高周疲劳试验研究,在疲劳试验各主要时刻停机进行了静载试验研究.疲劳试验研究主要考察了组合桥面板在疲劳循环荷载下组合板刚度、底板FRP应变、混凝土应变以及裂缝形态等受力行为发展过程,并采用光纤位移传感器对疲劳试验过程中组合板试件的最大动挠度、最小动挠度及各主...     

缝合参数对复合材料板面内刚度和强度影响研究

通过数值计算和对37组18个试件的实验测试与分析,研究了四种缝合参数对缝合复合材料板面内刚度和强度的影响.结果表明:1) 缝合密度越大,缝合所产生的损伤就越大,对面内刚度的影响也就越大.几种常用缝合密度下的面内刚度差最大为纵向6%,横向11%,剪切9%;2) 缝合密度和缝合工艺水平对面内拉伸强度和剪切强度有很大影响,缝合引起的拉伸强度和剪切强度降低分别达14%和17%,而对面内压缩强度的影响很小,最大强度降不到4%.3) 当缝线方向与测试方向垂直时,可以得到较高的面内刚度值和较低的面内强度值.反之,当缝线方向与测试方向平行时,可以得到较低的面内刚度值和较高的面内强度值.最大变化幅值分别为21%和18%.     

CRO试样的疲劳裂纹扩展行为试验方法研究

考虑到如紧凑拉伸和三点弯曲等标准试样的大尺寸要求以及高试验成本等突出问题,该文发展了含外侧径向裂纹C形环小试样（C-ring with an outer radial crack,CRO）的疲劳裂纹扩展行为试验方法。利用有限元分析建立了CRO小试样的高精度应力强度因子算式以及基于柔度法理论的裂纹长度预测公式。采用5083-H112铝合金分别完成了CRO试样和标准CT试样的疲劳裂纹扩展速率试验,获得了相应的Paris方程中的幂指数。通过对比发现,CRO和CT试样的疲劳裂纹扩展规律基本一致,验证了新方法的有效性。基于上述方法对C250钢两种厚度CRO试样的疲劳裂纹扩展行为进行了应用研究。