应变速率和温度对单束BFRP力学性能的影响

利用MTS万能试验机和Instron落锤冲击系统分别研究了单束玄武岩纤维增强复合材料(单束BFRP)在室温(25℃)下的准静态(应变速率为(1/600)s~(-1))力学性能及不同温度(-25,0,25,50,75,100℃)、应变速率(40,80,120,160s~(-1))下的力学性能.结果表明:单束BFRP的拉伸力学性能与应变速率、温度具有相关性.在室温下,随着应变速率的增加,单束BFRP的弹性模量、破坏强度、峰值应变、最大应变和韧性均有不同程度的增大;在相同的应变速率(40s~(-1))下,随着温度的升高,弹性模量、破坏应力和冲击韧性先增大后减小,峰值应变和最大应变先减小后增大.     

Kevlar 49单丝和单束的随机破坏及有限元模拟

为研究不同尺度下Kevlar 49单丝(微观)和单束(细观)的拉伸力学性能,首先,分别采用MTI微型拉伸试验机和MTS微机控制电子万能试验机对纤维丝和纤维束进行了单向拉伸试验,发现纤维丝和纤维束的力学性能与试样的标距及结构尺度存在很大相关性,试样的拉伸强度会随着其标距的增加和结构尺度从纤维丝增大到纤维束而降低;随后,按照Weibull分布对试验数据进行统计分析,量化了不同标距下纤维丝和纤维束拉伸强度的随机变化程度;接着,考虑到纤维丝的拉伸强度符合Weibull分布随机破坏,利用ANSYS中的用户自定义子程序(USERMAT)建立了纤维丝本构模型;最后,采用纤维丝本构模型模拟纤维束的拉伸破坏行为,并讨论了关键参数对纤维束拉伸破坏行为的影响。结果表明:纤维束的模拟结果与试验结果吻合程度较好,所建模型可以较准确地预测纤维束的拉伸性能。     

标距和应变率对Kevlar 49单束拉伸力学性能的影响

为探究Kevlar 49单束的尺寸效应及应变率敏感性,首先,利用MTS万能试验机对不同标距(25、50、100、150、200和300mm)的Kevlar 49单束进行了准静态(应变率为1/600s-1)拉伸测试;然后,利用Instron落锤冲击系统对标距为25mm的试样进行了动态(应变率为40~160s-1)拉伸测试;最后,利用Weibull模型进行统计分析,量化了不同标距和应变率下Kevlar 49单束拉伸强度的随机变化程度。结果表明:Kevlar 49单束的拉伸力学性能与标距和应变率有相关性;拉伸强度随标距的增加而减小,但随应变率的增加而增大;峰值应变和韧性均随标距和应变率的增加而减小;提取的Weibull参数可用于数值模拟及工程应用。     

应变速率和温度对玄武岩纤维束力学性能的影响

利用落锤冲击系统研究了玄武岩纤维束在不同应变速率和不同温度下的拉伸力学性能.结果表明:玄武岩纤维束的力学性能与应变速率和温度具有相关性.在相同的温度下,玄武岩纤维束的弹性模量和拉伸强度都随着应变速率的增加而增大,其最大应变与韧性呈先增后减的趋势;在相同的应变速率下,随着温度的增加,其弹性模量减小,最大应变和韧性增大,拉伸强度呈先减后增的趋势.