用一种新方法分析复合材料层合板的边缘效应问题

本文用[1]中提出的方法,即样条边界层方法,计算复合材料层合板层间应力和边缘效应问题,给出了满意的结果。样条边界层方法是一种加权残值与奇异摄动混合方法。计算表明,用此种方法处理存在边界层效应的问题比用纯加权残值法效果要好,是一种行之有效的计算方法。     

含孔复合材料层合板失效准则研究

基于最大应力准则、Hashin准则、Hill-蔡强度理论、Ye-分层准则、Chang F K准则等失效准则,提出了一个新的预测含孔层合板的失效准则-混合准则。基于该准则和Hashin三维失效准则及相应的材料性能退化模型,建立适用于含孔复合材料层合板的强度分析方法。采用该方法分别对T300/BMP316和T300/KH-304两种材料的含孔层合板拉伸强度进行预测,与试验结果对比表明：T300/BMP316含孔层合板和T300/KH-304含孔层合板静强度的预测值与试验值的最大误差分别为6.28%和2.32%,初步证明了该方法的有效性与合理性,及混合失效准则的优越性。     

基于Lamb波的复合材料板损伤检测

采用二分法在MATLAB中计算并绘制了复合材料层合板中Lamb波相速度和群速度频散曲线。根据所绘制的Lamb波频散曲线,设计了合理的激励频率、激励脉冲、激励波形。在ANSYS中建立无损和有损模型,对比结构无损和有损状态下的响应信号,计算损伤信号飞行时间和Lamb波群速度,判断损伤位置。     

层合效应与疲劳寿命

通过对T300／QY8911碳纤维／双马复合材料三类多向层压板共5种铺层方式板条的试验研究和理论分析,揭示出不同铺设相邻单向层之间良好的粘合是确保多向层板具有高抗疲劳特性的基础,但自由边区域高的层间应力将引起分层发生与扩展,它将严重降低层板的疲劳寿命。当主要受力方向确定时,层间应力的大小与铺设顺序有密切关系,合理设计铺设顺序是降低层间应力十分有效的措施。     

复合材料层板疲劳损伤寿命的预测

根据复合材料层板疲劳损伤机理，首先建立数学模型，然后运用宏观断裂力学的方法分析、推导出了在基体损伤破坏下正交层板的疲劳损伤寿命的预测公式，最后通过算例进行了验证。     

复合材料层板的层间应力分析及其应用

本文用作者研制的准三维问题的有限元程序对几种典型的复合材料层板进行了详细的层间应力分析,并据此预报了复合材料层板的脱层位置,发现与实验测量的脱层位置相一致。     

正交复合材料层板冲击拉伸力学性能研究

以CFRP和GFRP 2种复合材料为例,研究正交复合材料在冲击载荷作用下的拉伸力学性能。首先,介绍了Hopk inson杆冲击拉伸实验设备以及实验技术,对实验中涉及的试件连接技术问题进行了分析讨论,并提出了相应对策。推导了应力、应变的计算公式。对CFRP、GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究,得到不同加载率下2种层板的应力-应变(σ-ε)曲线,以及断裂强度、拉伸模量、断裂应变随加载速率的变化规律,以期对复合材料层板在冲击拉伸情况下动态力学行为和变形、破坏机理获得初步认识。     

层间颗粒增韧复合材料层压板的Ⅱ型层间断裂韧性

采用热塑性颗粒对HT7／5228、HT3／NY9200G、HT3／5224和HT3／3234四种热固性树脂基体复合材料进行层间增韧，测试了未层间增韧对比件和层间增韧改性件的Ⅱ型层间断裂韧性GⅡc。试验结果表明，增韧颗粒和基体树脂形成的Interlayer层有效的吸收了断裂能量并抑止了裂纹的失稳扩展，GⅡc，显著提高。层间增韧的几何效应、裂纹传播路径控制、裂尖屏蔽和颗粒桥联是主要的增韧机理。有限元分析结果表明Interlayer层降低了裂纹尖端J积分值和裂尖应力集中，进一步解释和支持了增韧机理。     

复合材料层板冲击后剩余压缩性能声发射分析

利用声发射技术对复合材料层合板的低速冲击和压缩破坏进行了分析.测试过程中用声发射技术进行实时监测,结合载荷—位移曲线,分析了声发射能量,幅值和波形经过快速傅里叶变换后的峰值频率,并对典型信号的波形进行了频谱分析.结果表明:AE参数能很好的描述复合材料层合板低速冲击及其剩余压缩行为.     

Research on Fixture’s Effect on Properties of Single-Shear Bolt Jointed Composite Laminates Structure

夹具对单剪连接层合板结构性能影响的研究

刘长喜^1,2,周振功¹,王晓宏²,张博明³

（1.哈尔滨工业大学复合材料研究所;2.黑龙江工程学院机电工程学院;3. 北京航空航天大学材料科学与工程学院）

创新点说明：

（1）从测试夹具的角度出发,利用试验与数值分析相结合的方法,分析测试夹具对单剪连接层合板结构性能的影响;

（2）基于通用有限元软件ABAQUS及其用户自定义子程序USDFLD,结合改进的通用单胞模型（GMC）,建立考虑细观组分材料（纤维、基体、界面相）性能的单剪连接层合板结构宏-细观多尺度数值分析模型。

研究目的：

此文是为了研究测试夹具对单剪连接层合板结构性能的影响

研究方法：

（1）根据ASTM D5961-B 测试标准进行复合材料层合板试件的设计;

（2）利用热压罐成型技术进行复合材料层合板试件的制作;

（3）根据ASTM D5961-B测试标准进行单剪连接层合板结构性能测试,并分析测试夹具对测试结果的影响;

（4）基于ABAQUS软件及其用户自定义子程序（USDFLD）,结合改进的通用单胞模型（GMC）,建立考虑复合材料组分材料（纤维、基体及界面相）性能的单剪连接层合板结构宏-细观相结合的数值分析模型;

（5）利用试验测试结果验证模型的准确性,在此基础上利用所建立的数值分析模型进一步分析测试夹具对单剪连接层合板结构性能的影响。

结果：

（1）试验测试结果表明：

a）单剪连接层合板结构承载能力的应力-应变曲线的重复性较好;

b）不同于双剪连接层合板结构,单剪连接层合板结构的应力-应变测试曲线的初始阶段未出现明显的峰值;

c）单剪连接层合板结构的承载能力参数（初始挤压强度、偏移挤压强 度和极限挤压强度）均低于双剪连接层合板结构的相应的承载能力参数。

（2）数值分析结果表明：

a）数值分析结果与试验测试结果吻合较好;

b）试件与测试夹具侧面的不完全接触将导致测试结果偏低;

c）测试过程中,载荷的非对中性将导致测试结果偏低;

d）测试夹具的刚度偏低将导致测试结果偏低。

结论：

（1）单剪连接层合板结构的挤压性能低于双剪连接层合板结构的挤压性能,且单剪连接层合板结构挤压性能的试验测试结果偏差较大;

（2）单剪连接层合板结构挤压性能测试过程中,应注意夹具与试件之间的完全夹紧、避免加载过程中载荷的不对中性,提高测试夹具的刚度,以保证测试结果更加接近结构的实际性能。

关键词：宏-细观多尺度数值分析;单剪层合板结构;测试夹具;ABAQUS;GMC模型;用户子程序

     

含损伤缝合复合材料层压板压缩剩余强度估算方法

提出了用基于平均应力判据的0°层纤维控制的强度破坏准则a0来估算开孔缝合复合材料层压板压缩剩余强度的方法。通过将冲击损伤简化为椭圆孔,采用上述的强度破坏准则估算了含冲击损伤的缝合层压板的冲击后压缩剩余强度。进行了缝合复合材料层压板的开孔压缩和冲击后压缩试验。估算结果与试验结果具有良好的一致性,满足工程精度要求。     

旋转阴极对金刚石—镍复合膜品质的影响

自行设计并制作了阴极旋转装置,将其应用于实验,通过电铸法制备了金刚石镍复合膜.研究了阴极旋转速度和放置倾角对复合膜品质的影响,利用电感测微仪、维氏硬度计和扫描电子显微镜对复合膜进行检测.结果表明:当阴极基体转速为30 r/min、施镀面与水平面夹角为45°时,复合膜品质最佳;与无阴极旋转条件下对比,金刚石—镍复合膜的品质有很大提高.     

复合材料层板精化理论两类推导方法的一致性

复合材料层板精化理论是一类变量少、精度高的理论,便于发展成有限元等数值方法,应用广泛。在推导精化理论时,由于位移场假设形式的不同,可以得到不同形式的理论,但其本质可能属于同一理论。从实例和理论两个方面予以论证,可以使以后的研究者避免重复性的工作。     

无卤阻燃含磷环氧树脂覆铜板的制备

以玻璃纤维布作基体,双氰胺作固化剂、2-甲基咪唑作固化促进剂,研究了制备无卤阻燃含磷环氧树脂覆铜板的阻燃胶料配方.实验结果表明,覆铜板的最佳配方为:磷的质量分数为2.5%的环氧树脂(E-2145)159.8 g,双氰胺4 g,2-甲基咪唑0.06 g,氢氧化铝占体系质量的百分数为20%,丙酮1.2 g.     

蒙脱石复合材料的制备及性能研究

以蒙脱石和粉煤灰为原料,添加一定量的粘结剂混合造粒制成复合颗粒吸附材料,用于处理含Cu2+废水。实验研究了蒙脱石/粉煤灰混合比例、焙烧温度、添加剂用量等因素对复合颗粒强度和吸附性能的影响。研究结果表明,制备复合颗粒最佳的工艺条件为:蒙脱石与粉煤灰的混合比为6∶4,焙烧温度450℃,工业淀粉的添加比例为10%,粒径1～2 mm。该材料的物理性能分析表明:吸水率为31.80%,显气孔率为46.82%,体积密度为1.47 kg/m3,抗压强度为5.28 MPa,比表面积为10.28 m2/g。说明所制备的复合材料吸附性能良好。     

玻璃纤维3D机织物增强复合材料板材的研制与其拉伸性能研究

以玻璃纤维为原料 ,试织成功了几种结构的 3D机织物 ,并用 6 10 1环氧树脂作基体 ,6 5 0聚酰氨树脂作固化剂 ,采用手糊成型工艺制得了各种结构的复合材料板材 ,对各种结构的复合材料板材拉伸性能进行了测试并对测试结果进行了分析。     

复合白云石表面链状纳米CaCO_3的制备

在Ca(OH)_2-H_2O-CO_2反应体系中,根据非均匀成核原理,通过调整体系反应温度、Ca(OH)_2浓度、ZnSO_4添加量等反应参数,控制在白云石颗粒表面生成具有链状结构的纳米Ca-CO_包覆层.利用SEM,XRD等检测表征手段,分析了不同反应参数对纳米CaCO_3晶形的影响.结果表明:当反应温度为25℃,ZnSO_4加入量为Ca(OH)_2的4%,Ca(OH)_2浓度为0.3mol/L时,在白云石颗粒表面生成了长径比为7:1的链状纳米CaCO_3.提高体系的反应浓度能够减少ZnSO_4的加入量.     

Preparation of pH-sensitive Composite Nanofiltration Membrane

Positively charged composite nanofiltration (NF) membranes were prepared through interfacial polymerization of poly[2-(N,N-dimethyl amino)ethyl methacrylate](PDMAEMA) on porous polysulfone (PSF) substrate membranes. The effects of pH on swelling ratio (SR) of the pure crosslinked PDMAEMA membrane and on separation performances of the composite NF membrane were investigated. The results show that the quaternized amino groups produced through interfacial polymerization technique are soluble in both phases, wh...     

一体化硅基复合膜的制备

以硅树脂和硅凝胶为原料,制备出一种多孔性的、一体化硅基复合膜．这种硅基复合膜的气体（对H2）渗透率为105～106Barrer,其H2／N2分离因子为3～4.13;Q2／N2分离因子为1～1．29．经过表面处理的硅基复合膜,其H2／N2最大可达16．15;OZ／N2可达5．32．这种复合膜适用于热工业气体的分离．     

聚苯胺复合导电薄膜的研制

采用原位化学氧化聚合方法合成了聚苯胺（ＰＡｎ）／聚乙烯醇（ＰＶＡ）和聚苯胺（ＰＡｎ）／聚醋酸乙烯酯（ＰＶＡｃ）复合材料,通过浇铸成型的方法,制备了性能优良的可溶性自支撑导电复合薄膜,采用标准四电极法测得它们的电导率处于１０＾－４～１０＾－２Ｓ．ｃｍ＾－１范围,对聚合反应的各种影响因素进行了试验研究,获得了较佳的聚合物反应条件和成膜条件,并且对导电复合膜的理化性能进行了表征。