高温下短纤维增强金属基复合材料界面的微观结构和热残余应力状态研究

利用透射电镜观察了δ-Al₂O₃短纤维增强Al-5.5Mg合金复合材料界面在不同环境温度下的微观结构特征。 同时, 基于该类复合材料的单纤维模型, 利用弹塑性有限元分析方法, 研究了在不同温度下界面热残余应力的大小和分布情况, 并讨论了热残余应力对界面行为的影响。 最后, 讨论了界面的微观结构和热残余应力特征对复合材料整体性能的影响。 研究表明, 不同环境温度下, 界面具有不同的微观结构和热残余应力特征, 这些特征的变化将引起复合材料整体性能的明显变化。     

微观状态SiCp/Al复合材料铣削残余应力模拟分析

为了获得更高精度的高体积分数SiCp/Al复合材料铣削加工表面残余应力数据,采用有限元分析软件ABAQUS建立了基于正交切削的微观平面应变模型。复合材料两相材料属性被分别定义,改善了在宏观状态下整体定义材料属性的精度缺陷,并对其微观状态切削残余应力产生过程进行模拟分析。分析并得出了不同切削参数对工件加工表面残余应力的影响规律以及沿工件层深方向的残余应力分布情况。结果表明切削速度和每齿进给量对SiCp/Al复合材料已加工表面残余应力有着相似的影响规律,但每齿进给量的影响作用较为显著。     

粘弹性基体复合材料层合板的固化残余应力和曲率变化

粘弹性基体复合材料层合板因铺层取向差异而产生的固化残余应力会随层合板在室温下放置时间的推移而变化, 这一过程可通过非对称层合板的曲率变化得到反映。本研究通过非对称板的曲率变化实验来观察板内残余应力的变化过程, 并根据细观复合材料力学理论和适宜的变形分析方法建立一种与残余应力最终稳定分布相对应的铺层修正折减模量矩阵, 用于进行层合板固化残余应力和曲率变化的渐近值预测, 并依此确定固化后残余应力的变化范围。     

碳化硅晶须增强铝基复合材料热残余应力的宏观特征

采用Ｘ射线宏观应力测试方法，测量ＳｉＣｗ／ＬＤ２复合材料的热残余应力，应用盲孔及电阻应变片技术，研究热残余应力对宏观应变释放的影响。结果表明，热残余应力在材料表面呈三向拉应力状态，且不能引进宏观应变释放，是伪宏残余应力。冷处理可降低复合材料的热残余应力。     

金属基复合材料残余应力测定

分析了金属基复合中热残余应力的形成机理及表现特点，并对几种常用的测定金属基复合材料残余应力的方法进行了分析比较，普通Ｘ射线法虽然简便、经济、但穿透能力有限，所测值仅反映试样表面的残余应力状态；中子衍射的区域较大，测出的仅是残余应力平均值。Ｘ射线能量衍射法虽然穿透能力较强，能测出试样内部较深范围的残余应力，但由于产生衍射法穿透力强，分辩率高，能测出复合材料内部的残余应力场梯度，是测定金属基复合材料残     

SicW／Al复合材料中零残余应力温度的分析

根据压铸法制备了ＳｉＣＷ／Ａｌ复合材料的应力分析提出了零残余应力温度ＩＣ的概念。通过弹塑性理论推导了ＴＣ的表达式，与试验结果相比较，得到了较为满意的效果。     

骨架增强复合材料的微观结构和性能

从骨架增强复合材料的微观结构特点出发,揭示出在相同结构参数时骨架增强复合材料相比颗粒增强复合材料具有更高的增强体体积分数∫和更多的界面Ａ;并从理论上证明在∫相同时,骨架增强复合材料的强度为颗粒增强复合材料的强度和单纯骨架材料强度的和。     

金属基复合材料界面残余应力的研究进展

综述了金属基复合材料界面残余应力的各种影响因素、残余应力的实验测试方法和理论分析方法及残余应力对复合材料宏观力学性能的影响,分析讨论了目前研究中存在的问题和不足之处,并指出了今后工作的重点与方向.     

复合材料层合板的固化残余应力和变形分析

本文采用非线性有限元方法研究了复合材料层合板在固化后期降温过程的残余应力和变形问题。考虑了材料的热物理与力学性质随温度的变化以及变化率和应力间耦合的影响。给出了一些有意义的结果。     

短纤维增强金属基复合材料的热残留应力及在拉伸和压缩载荷作用下的应力分布

发展了文献[1]中提出的变形模型, 研究了短纤维增强金属基复合材料热残留应力的分布及其对拉伸和压缩载荷下应力分布的影响。研究表明, 在拉伸和压缩载荷下, 热残留应力可导致不对称的应力分布和基体塑性, 热残留应力降低拉伸时的应力传递, 加强压缩时的应力传递。      

CF／Al复合材料的热膨胀行为

测试和分析了用热压和挤压铸造工艺制备的ＣＦ／Ａｌ复合材料热膨胀行为。指出ＣＦ／Ａｌ的热膨胀规律与其内部残余应力的存在方式密切相关，其制备方式对热膨胀过程也有影响。从热膨胀变化规律能够间接了解材料内部残余应力的生成、消亡及存在方式，为材料的尺寸稳定化处理及选择热处理制度提供理论和实验依据。     

用均匀化方法预测单向纤维复合材料热膨胀行为

本文利用均匀化方法研究了单向纤维复合材料的热膨胀行为。建立了热膨胀系数与组分材料性能、体分比之间的关系,得到了纤维/基体性能比值对横向热膨胀系数的影响比对纵向系数的影响更重要的结论。通过均匀化方法和四种已有的理论方法之间的相互比较,以及同实验值对比,分析了各理论方法的精度,验证了均匀化方法的可靠性。      

C/C复合材料的抗热应力因素

根据在室温与2500度之间测量的石墨化与未石墨化C／C复合材料的强度,弹性模量,热导率和热膨胀系数,计算出两种材料抗热应力因素随温度的变化,结果,表明,石墨化材料抗热应力能力总量好于未石墨化材料;未石墨化C／C材料在1300度左右抗热应力因素出现最低点,预示这种复合材料在这个温度附近由于热应力损毁的可能性最大。     

混杂纤维复合材料热膨胀性能及混杂效应的研究

通过力学和热性能实验分析了混杂复合材料的混杂结构、混杂方式及界面状态与热膨胀性能的关系。给出了混杂复合材料混杂效应系数的估算公式，并进行了实验验证。分析了热效应对混杂效应的影响。发现层间和夹心混杂复合材料的热膨胀量随炭纤维相对含量的增加而减少；经过表面处理后的纤维层间混杂复合材料的热膨胀量明显大于未处理的混杂复合材料。研究结果对混杂复合材料的应用有重要的意义。     

界面结合强度对C/Cu 复合材料热膨胀性能的影响

本文通过在C/C u 复合材料的Cu 基体中添加不同的合金元素(Sn,Ni, Fe) 获得不同的界面结合强度, 研究了界面结合强度对C/C u 复合材料热膨胀特性的影响规律, 并分析了界面结合强度对降温过程中复合材料的收缩特性及残余应变的影响。      

纤维复合材料的热膨胀系数

提出了一种利用压电光声技术测量材料热膨胀系数的实验方法,并测试了单向复合材料C/C、C/Al的横向、纵向的热膨胀系数。根据已有的理论计算方法与实验结果对该方法的测试结果进行验证,证明了该检测方法的可靠性,进而又测量了C/C、C/Al材料在任一方向上的热膨胀系数。这种方法克服了理论计算过程复杂以及常规手段无法测量任一方向上热膨胀系数的缺陷。     

颗粒增强铝基复合材料细观损伤演化

研究了颗粒增强铝基复合材料韧性断裂的细观损伤演化特征,提出了细观损伤的最弱环模型,并建立了宏观损伤参数与细观损伤机理之间的联系。分析了颗粒尺寸、体积百分比和热处理状态对损伤演化的影响。研究结果表明:宏观损伤演化可以用幂指数形式来表示,细观最弱环模型能够揭示损伤机理,损伤演化模型计算的结果与实验结果吻合较好。     

短纤维增强金属基复合材料弹性模量和屈服强度不对称性的解释

运用文献[1]中的变形模型和应力计算结果, 推导出了存在热残留应力时的拉伸和压缩弹性模量和屈服强度表达式, 表达式与试验吻合很好。分析表明, 纤维根区域的压缩残留应力造成弹性模量的不对称性, 基体拉伸残留应力和纤维的压缩残留应力造成屈服强度的不对称性。     

涂层对复合材料残余应力的影响

由于复合材料组分的热物理性能不同引起的残余应力是影响复合材料性能的一个重要因素,有必要对其进行认真的研究.本文利用热弹性力学值解,提出了在单向纤维增强复合材料体系中,纤维表面附着涂层的复合材料残余应力的分析模型.