缝合复合材料单向板的拉压性能

缝合复合材料改善了层合复合材料易分层的缺陷,其力学性能研究具有重要意义。建立缝合复合材料单向板的三维有限元分析模型,考虑了缝合针脚造成的纤维面内和面外弯曲,分析了纤维弯曲对拉伸和压缩性能的影响。结果表明,模型能很好预测缝合单向板拉伸和压缩性能,同时考虑纤维面内和面外弯曲对预测更为有利,纤维面内和面外弯曲是影响强度的主要因素,纤维面内弯曲对模量影响较大,而纤维面外弯曲对模量的影响可以忽略不计。     

国产炭纤维复合材料层合板高温单钉连接性能试验

对国产CCF300/GW300复合材料层合板与铝合金板单钉连接结构在常温以及200℃和300℃高温环境下的拉伸性能进行试验研究,分析了连接试件的高温拉伸破坏行为,以及温度、铺层形式、连接螺栓直径对于条件挤压强度的影响。研究发现,高温越高其条件挤压强度保持率越低,300℃时条件挤压强度仅为常温的30%;90°铺层比例越高...     

内埋光纤光栅的复合材料层压板拉伸应变研究

利用内埋在复合材料层间的光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器监测复合材料层压板在拉伸过程中的应变变化,并与复合材料层压板试样表面粘贴的应变片测得数据进行对比,同时研究了光纤光栅的埋植位置对复合材料力学性能的影响。探索了FBG传感器在复合材料应变监测中的有效性和可靠性。结果表明:内埋于复合材料层间的FBG传感器可以有效反映复合材料层压板在受到拉伸载荷过程中的应变变化,对比FBG传感器与应变片测得的实验结果,二者所测得的应变变化趋势吻合良好,而且埋植光纤光栅对复合材料层压板的拉伸强度影响较小。     

层板复合材料疲劳性能的实验研究

对层板复合材料在拉伸 -拉伸疲劳载荷作用下的初始静刚度、初始静强度、剩余刚度、剩余强度、疲劳寿命进行了实验研究 ,取得了大量的有意义的实验数据 ,分析了层板复合材料的初始静刚度、初始静强度和疲劳寿命的概率分布 ,讨论了层板复合材料在不同应力水平下剩余刚度随疲劳循环周次的衰减变化及损伤破坏的形式 ,得到了一些有意义的结论     

Influence of Voids on the Tensile Performance of Carbon/epoxy Fabric Laminates

This paper aims at investigating the effect of voids on the tensile properties of [(±45)4/(0,90)/(±45)2] S and [(±45)/0 4/(±45)(0,90)] S composites.Specimens with void contents in the range of 0.4% to 9.0% were fabricated from carbon/epoxy fabric.The void content was determined by ultrasonic attenuation and optical image analysis,and microscopic inspection was also used to analyze the shape and size of the voids.The influence of voids on the tensile strength and modulus of both stacking sequence is compared in terms of the size and the shape of the voids.The effect of voids on the initiation and propagation of tensile failure of both stacking sequence composite was investigated.     

TiO2含量对压电纤维复合材料抗拉及驱动应变性能的影响

采用粘稠塑性加工方法制备了锆钛酸铅方形压电纤维复合材料, 研究了环氧树脂中不同TiO₂含量对压电纤维复合材料的电学阻抗、抗拉及驱动应变性能的影响。结果表明: 环氧树脂中TiO₂含量不同, 压电纤维复合材料的谐振频率不同。压电纤维复合材料的抗拉强度及纵向自由应变值均随着环氧树脂中TiO₂含量增大先增加后减小。环氧树脂中TiO₂含量为3wt%的压电纤维复合材料的抗拉强度达到了77.50 MPa, 且在驱动电压为-500 V~+1500 V时, 其纵向自由应变值达到了1783.7 με。当环氧树脂中TiO₂含量从3wt%增大至5wt%时, 压电纤维复合材料的抗拉性能和驱动应变性能均有所降低。在不同的外加驱动频率下, 压电纤维复合材料表现出不同的驱动应变能力。随着频率的增大, 压电纤维复合材料的纵向自由应变幅度表现出明显降低, 当频率超过5 Hz后, 其纵向自由应变值略有减小。     

基于3D-DIC技术的老化UHMWPE无纬布准静态拉伸性能研究

目的 通过研究老化后的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)无纬布力学特性,了解防弹衣在自然环境下的抗老化性能,为防弹装备使用和存储提供科学指导。方法 采用三维数字图像相关技术(3D-DIC)和万能材料试验机开展了其准静态拉伸力学性能测试。结果 十年自然老化后的UHMWPE无纬布应力应变曲线仍呈近似线性特征,但平均拉伸模量仅为18.0 GPa。结合试验过程中的全场应变变化过程,分析了UHMWPE无纬布试件的变形特性,发现拉伸过程中应变在分析区域内的分布较均匀。结论 十年自然老化后的UHMWPE无纬布软质防弹衣平均拉伸模量明显降低,防弹性能无法满足使用要求。     

复合材料胶接修理层合板拉伸性能及影响参数

胶接修理是效率较高、应用较广的复合材料结构修补技术。对采用不同参数进行挖补和贴补修理的复合材料层合板的拉伸性能进行实验研究。结果表明:挖补修理实验件的强度恢复率约为66%~91%,贴补修理实验件的强度恢复率约为44%~61%。在挖补修理实验件中,减小挖补斜度、采用双面挖补、使用热压罐固化,在贴补修理实验件中,采用双面贴补、增大补片尺寸,均可得到更高的强度恢复率。在实验基础上建立的有限元模型,能够有效预测实验件的失效载荷、破坏模式,并可分析实验件的应力分布和渐进损伤过程,为设计修理方案提供参考。     

蒸养过程中水泥基材料抗拉性能试验研究

针对蒸养过程中水泥基材料抗拉强度小、位移和变形导致难以直接测量等问题,本工作提出采用直接拉伸试验结合DIC技术的方法研究蒸养过程中水泥基材料的抗拉性能,主要考虑了两种养护制度(蒸汽养护、干养护)和两种辅助胶凝材料(矿粉、粉煤灰).同时采用滴定的方法测量了蒸养过程中氢氧化钙(CH)的含量变化.研究结果表明,通过本工作提出的试验方法可以测定早龄期蒸养水泥基材料的抗拉应力-应变曲线;蒸养过程中水泥基材料抗拉强度ft的发展明显滞后于CH的生成,在本工作的辅助胶凝材料掺量和养护条件下,lgft与CH的浓度呈线性关系;粉煤灰和矿粉掺入均会降低胶凝材料的水化速度和抑制净浆抗拉强度的发展,其中粉煤灰的抑制效果更明显;水蒸气对掺加辅助胶凝材料的净浆水化速度影响较大,在蒸养构件生产中应该考虑这一点.     

Influence of Hygrothermal Conditioning on the Elastic Properties of Carall Laminates

The influence of hygrothermal conditioning on mechanical properties of Carall laminates have been investigated by tensile and compression tests. The environmental factors can limit the applications of composites by deteriorating the mechanical properties during service. The importance of temperature at the time of conditioning plays an important role in environmental degradation of such composite materials. In this work, the results show that for carbon fiber/epoxy composites tensile and compression values decrease after hygrothermal conditioning. However, the changes on mechanical properties of Carall are negligible, regardless the hygrothermal conditioning.     

Experimental Study on Tensile Behavior of Carbon Fiber and Carbon Fiber Reinforced Aluminum at Different Strain Rate

In this study, dynamic and quasi-static tensile behaviors of carbon fiber and unidirectional carbon fiber reinforced aluminum composite have been investigated. The complete stress–strain curves of fiber bundles and the composite at different strain rates were obtained. The experimental results show that carbon fiber is a strain rate insensitive material, but the tensile strength and critical strain of the C_f/Al composite increased with increasing of strain rate because of the strain rate strengthening effect of aluminum matrix. Based on experimental results, a fiber bundles model has been combined with Weibull strength distribution function to establish a one-dimensional damage constitutive equation for the C_f/Al composite.     

温度对碳纤维平纹布正交层合板拉伸疲劳性能的影响

温度环境可降低复合材料的疲劳性能,在确定复合材料结构寿命时须考虑温度的影响.本试验测量了碳纤维平纹布正交层合板在低温干态(CTD)、常温干态(RTD)和高温干态(ETD)环境下的拉伸疲劳性能,获得了三种环境下复合材料的S-N曲线,分析了温度对复合材料疲劳性能的影响.基于试验结果,建立了温度条件下复合材料疲劳性能有限元分析模型,对复合材料的疲劳寿命进行了估算并分析了其损伤机理.线性拟合结果显示:在106 疲劳寿命下,与RTD环境疲劳最大应力相比,CTD环境疲劳最大应力略有降低,而ETD环境疲劳最大应力下降明显. CTD环境下,试验件的疲劳破坏断口比较齐整,纤维基本在同一纵向位置断裂,断口附近基体基本完好,无分层现象;RTD环境下,试验件断口处也没有明显分层现象;ETD环境下,试验件出现了明显的分层,同时还有纤维拔出,且断口处基体开裂程度严重.有限元分析表明,CTD环境下试验件的疲劳断裂呈现脆断的特征,断裂截面平整,断裂区域窄;RTD与ETD环境下试验件的纤维疲劳断裂损伤的断裂截面不平整,断口不一,断裂区域相对较宽.     

碳纤维三维编织复合材料的结构对拉伸和弯曲性能的影响

研究了碳纤维四步法三维四向、三维五向编织结构复合材料的拉伸和弯曲性能,以及结构参数-编织角的变化对其拉伸和弯曲性能的影响,并与层合复合材料作了对比性研究.结果表明,三维编织复合材料具有良好的力学性能,其拉伸强度可达810MPa、拉伸模量可达95.6GPa,弯曲强度可达829.03MPa、弯曲模量可达67.5GPa.同时,编织角和编织结构对复合材料性能有较大的影响.随着编织角的增大,复合材料的拉伸、弯曲强度和模量均减小;三维五向结构的拉伸、弯曲强度和模量均高于四向结构;在纤维体积含量相近的情况下,通过对编织角的设计,可以设计三维编织复合材料的性能.     

玻璃纤维-铝合金层板的拉伸和疲劳性能研究

对单向和正交玻璃纤维-铝合金层板的拉伸和疲劳性能进行实验和分析,利用和修正了金属体积分数理论,对两种层板的拉伸性能进行验证.通过对两种层板裂纹扩展速率及裂纹扩展形貌的研究,得到两种层板的裂纹扩展速率方程, 并对玻璃纤维-铝合金层板的裂纹扩展机理进行分析.     

镭射BOPP基膜循环拉伸力学性能的试验研究

目的 为研究双向拉伸聚丙烯（Biaxially Oriented Polypropylene,BOPP）薄膜在重复拉伸使用后的弹性模量变化以及应变变化趋势。方法 以26μm BOPP薄膜为研究对象,以1、1.5、2、2.5、3、3.5、4N为最大加载力分别进行加载周期为15次的单轴循环拉伸试验,总结对比循环次数以及加载力对弹性模量及棘轮应变的影响,分析薄膜性能变化趋势。结果 通过对比同一加载应力不同循环下的弹性模量以及棘轮应变,发现在预设加载力下随着循环次数增加,薄膜弹性模量呈增大趋势,且增大幅度逐渐减小,其棘轮应变与弹性模量变化趋势一致;通过取均值对比不同加载力下的弹性模量以及棘轮应变变化,发现薄膜弹性模量随加载力增大而先增大后减小,最大应变以及最小应变均随加载力的增加而增大。结论 通过试验研究得出了BOPP薄膜在循环拉伸中弹性模量及棘轮应变随加载力、循环次数增大的变化趋势;对薄膜性能变化有了一定的预测,并为实际加工中的张力选择提供了指导性建议。     

剑麻纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸性能

本文介绍了剑麻纤维(sisal fiber)增强聚丙烯(pp)复合材料的制备方法和注塑成型工艺,通过改变剑麻纤维的长度(3mm,5mm,8mm),含量(5%,10%,15%,20%)和预处理方法来制备不同的增强复合材料,并测定其拉伸性能,通过典型的拉伸应力-应变曲线、伸长率、电镜断口照片等数据的分析,找到最佳的配比方案,为以后的生产应用提供依据和参考.     

碳纤维增强镁合金层合板及其基本力学性能

对碳纤维增强镁合金金属层合板FML(Fiber Metal Laminates)进行了初步的探索和研究.在几种不同层数和体分比下,制备了碳环氧/镁合金层合板这种轻型结构材料,通过对这种新材料的初步力学性能的试验测试,给出了碳纤维增强镁合金金属层合板的应力-应变曲线,以及强度极限、弹性模量与纤维/环氧复合材料百分含量的关系.     

碳纤维编织复合材料层合板抗侵彻性能研究

通过弹道冲击实验开展了碳纤维编织复合材料层合板的抗侵彻性能研究,进行了动态响应分析和损伤模式分析。建立了基于Hashin失效和Yeh分层失效准则的渐进损伤模型,运用ABAQUS有限元软件模拟了碳纤维编织复合材料层合板的侵彻失效过程,采用Lambert-Jonas公式拟合了柱状弹侵彻层合板弹道极限曲线,对比分析了碳纤维编织复合材料层合板侵彻实验与数值模拟的弹道极限速度及损伤形貌。结果表明,层合板侵彻损伤模式主要为分层、纤维断裂和基体开裂失效,弹道极限速度数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

取向碳纳米管/玻璃纤维增强树脂基单向层合板的制备及其力学性能

针对纤维增强树脂基单向复合材料横向刚强度低的问题,通过碳纳米管(CNTs)在单向复合材料横向方位取向控制技术研究,建立了一种CNTs在树脂基复合材料中电场取向装置,制备了取向CNTs/环氧树脂(EP)复合材料及取向CNTs/玻璃纤维(GF)增强环氧树脂基单向层合板,并对不同电场强度、CNTs含量对其力学性能的影响进行了试验分析。结果表明,施加300V/cm的取向电场时,添加0.2wt%多壁碳纳米管(MWNTs)/EP储能模量较未添加MWNTs时提高了68.42%,较随机方位分布MWNTs/EP提高了1.36%;取向MWNTs/GF增强单向层合板横向弯曲强度及模量比未添加MWNTs时分别提高了72.2%和92.1%,比随机方位分布MWNTs增强时分别提高了58.29%和61.43%;施加439V/cm的取向电场时,添加0.2wt%取向MWNTs/GF增强单向层合板横向弯曲强度及模量比未添加MWNTs时分别提高了64.7%和63%,比随机方位分布MWNTs增强时分别提高了51.42%和36.90%,取向CNTs/GF增强树脂基单向层合板横向刚强度均得到了大幅提高。