界面相性态对纤维增强复合材料内应力传递的影响

本文用有限元法研究了具有基体裂纹的纤维增强复合材料内的应力传递问题。假设纤维与基体的界面为非理想的，文中运用“弹簧层”模型首先分析了在不同的组分弹性模量比、纤维体积含量与边界约束条件下，界面相性态对复合材料的应力传宾影响，然后进一步考察了在几种典型的损伤模式下界面附近的应力分布情况。     

界面相性态对纤维增强复合材料内应力传递的影响

本文用有限元法研究了具有基体裂纹的纤维增强复合材料内的应力传递问题.假设纤维与基体的界面为非理想的,文中运用“弹簧层”模型首先分析了在不同的组分弹性模量比、纤维体积含量与边界约束条件下,界面相性态对复合材料内的应力传递的影响,然后进一步考察了在几种典型的损伤模式下界面附近的应力分布情况.     

形状记忆聚合物纤维及增强复合材料的研究进展

形状记忆聚合物纤维及增强复合材料是从形状记忆聚合物中发展起来的一种新型智能材料.它除了具有质量轻便、价格低廉、变形能力优异、模量变化可逆、驱动方式多样、设计结构简单等优点,还具备弹性模量较高、回复应力较大等特点,有效地弥补了传统形状记忆聚合物的不足.首先概述了形状记忆聚合物纤维及纤维增强形状记忆聚合物复合材料的驱动方法...     

纤维增强聚合物基复合材料的低温性能

对纤维增强聚合物基复合材料在低温领域的实际应用进行了分类介绍,通过对纤维增强聚合物基复合材料的低温性能、性能影响因素和作用机理、低温应用安全性等方面的研究工作进行总结,突出各类纤维增强聚合物基复合材料低温下的性能优势,阐明了材料性能的不足之处及相应改进措施.对于实际低温应用中纤维增强聚合物基复合材料的选择、性能设计优化,系统安全性的增强提供了参考作用.     

聚合物乳液在制备纤维增强树脂复合材料中的应用

采用聚合物乳液作粘结剂，利用水悬浮法成功地制备了GF/PVC复合材料，根据该工艺特点，优选了部分聚合物乳液粘结剂，并考察了其对成型材料的力学及热学性能的影响。     

纤维增强聚合物基复合材料低速冲击研究进展

综述了连续纤维增强聚合物基复合材料的低速冲击响应研究进展。讨论了测试方法及相关影响参数,例如冲头的形状、冲击速率对复合材料冲击的影响;介绍了冲击损伤的类型,进一步描述了层压板结构参数(如层合板厚度,铺层和缝纫)、复合材料组分材料性能(如纤维,树脂和纤维/树脂界面)以及预应力、环境条件等的影响;提出了纤维增强聚合物基复合材料冲击响应研究今后的发展方向。     

含脆性界面相的颗粒增强金属基复合材料的损伤

通过引入双夹杂模型,将传统增量损伤理论扩展应用到三相复合材料颗粒尺寸效应问题,同时提出一个可以研究颗粒增强金属基复合材料的弹塑性变形及渐进式脱黏损伤模型,该模型还可以研究含脆性界面相的颗粒增强金属基复合材料弹塑性损伤变形行为的颗粒尺寸效应。研究发现,包含各种不同颗粒尺寸的颗粒增强金属基复合材料的脱黏损伤按照颗粒尺寸从大到小的顺序先后发生,并且该模型与SiC/Al复合材料的试验结果比较一致。     

含界面相的单向纤维增强复合材料三维应力场的二重双尺度方法

提出了计算含界面相的单向纤维增强复合材料三维应力的二重双尺度方法。在性能预报方面,首先对界面相和纤维进行均匀化得到均匀化夹杂,然后对均匀化夹杂和基体进行均匀化得到宏观均匀材料;在应力场描述方面,从宏观均匀场出发,利用双尺度渐近展开技术经过两次应力场传递,依次得到单胞和应力集中区域的应力场。与有限元方法相结合,计算了宏观轴向均匀拉伸载荷条件下含界面相的单向纤维增强复合材料的三维应力场分布。数值结果表明在此载荷条件下最大应力发生在每根纤维的中截面内,靠近纤维与界面相的交界处。讨论了界面相性能对应力场分布的影响,结果显示纤维、界面相与基体力学性能的等差过渡有利于缓解纤维在界面附近的应力集中。      

纤维增强聚合物复合材料的三相动态粘弹模型及其界面结构参数

本文以复合材料界面作为中间相(界面相),借助Takayanagi的两相共混模型及Ziege的修正公式,导出了单向纤维增强聚合物复合材料的三相动态粘弹共混模型,得到了界面层的几何结构混合参数(r_i、V_i、λ_L及中间参数B)及界面相的各个动态粘弹性参数.这些参数可以根据复合材料的动态粘弹性实验结果求得,利用上述导出的模型,对玻璃纤维单向增强不饱和聚酯的动态粘弹性进行了试验,结果表明,随着温度的变化,界面相的厚度r_i、体积分数V_i及动态粘弹参数也会发生一定的变化,存在着界面相与基体相之间的相互转变.      

纤维增强复合材料中纤维的界面分离

提出了一种解析模型来预测由纤维剥离导致断裂时纤维增强复合材料的极限抗拉强度。解析分析是基于在出现纤维－基质界面处的破裂时断裂力学中的顺从方法。在下面假设的基础上建立模型：基质与纤维都表现弹性，且远离基质－纤维界面的区域处的基质应变等于复合材料应变。此外，假定纤维与基质间存在完全粘合且断面是无附着的。证明了对于存在或不存在界面破裂的情况，可获得纤维增强复合材料的分离应变能量释放率，提供了数值例子，且     

纤维增强聚合物阻尼预测模型的研究进展

回顾了近年来纤维增强阻尼复合材料的研究状况,介绍了材料的阻尼机制和阻尼分析方法,重点总结了阻尼微观预测模型、宏观预测模型和界面阻尼的研究情况,并对今后的研究工作提出了几点建议.     

基于AFM的靶丸表面轮廓仪设计及其测量精度分析

基于商用原子力显微镜（AFM）建立了靶丸表面轮廓测量仪系统，并对该系统的精密回转轴系进行了结构设计．为了评价系统的测量不确定度，进行了气浮轴系回转精度测试，确定了回转轴系的误差曲线，其最小二乘圆度误差为48 nm；同时对安装回转轴系后AFM的测量噪声进行了测试，并通过结构改进使静态噪声幅值降为约10nm．应用这一系统进行了靶丸表面圆周迹线的测量实验，实验测量出该系统运转测量时噪声幅值约13 nm，综合测量误差约49．7 nm，此测量精度可以通过回转轴系的误差分离来进一步提高．     

纤维增强金属基复合材料层板热/机械疲劳性能试验研究

进行了B／Al层板250～350℃温度循环范围内的同相位、反相位的热／机械疲劳寿命试验以及250℃和350℃下的等温疲劳试验与宏微观分析研究。结果表明：同相位与反相位的热／机械疲劳S—N曲线出现相交，以交点做应力水平线FPF，在FPF以上，同相位的热／机械疲劳(TMF)比反相位的要短；而在FPF以下，同相位的TMF寿命比反相位的要长；无论是同相位，还是反相位的TMF寿命，均低于250℃和350℃下的等温疲劳寿命；疲劳裂纹起源于纤维与基体界面，并随着基体的横向开裂而扩展，但最终的疲劳损伤机理不仅取决于应力水平，还取决于试验环境条件；纤维与基体之间界面反应区在TMF的损伤扩展方面起了主要作用。     

一种消除AFM中悬臂梁横向扭转串扰误差的修正技术

串扰效应始终存在于原子力显微镜(AFM)的测量过程中,并影响其测量精度.在对串扰效应的产生机理进行分析,并建立了悬臂梁形变与光斑位置检测器(PSPD)输出信号之间的数学关系的基础上,提出了一种可消除横向扭转串扰影响的修正方法.在该方法中AFM系统可由输出信号直接获得悬臂梁的实际形变量,进而获得原子间作用力的实际值,并通过保持作用力的恒定对样品进行测量.该方法可有效地将悬臂梁扭转导致的纵向信号的变化从系统测得的纵向信号中剔除出去.仿真结果表明,在恒力接触模式下,串扰效应严重影响测量结果,导致测量误差,且针尖.样品夹角导致的串扰效应比摩擦力导致的串扰效应更严重.为验证本文方法消除串扰效应的效果,在应用该修正方法前后分别对标准梯形样品进行测量.实验对比结果表明,在普通恒力接触模式下的样品表面最大测量误差范围为21.2 nm～32.0 nm;对串扰效应进行修正后,最大测量误差范围降低至5.5 nm～10.2 nm.这表明该方法可有效降低AFM中串扰效应导致的测量误差,提高其测量精度.     

{225}f片状马氏体宏观点阵变形特征的AFM观察与定量分析

利用原子力显微镜(AFM)对Fe-8Cr-1C合金{225}f马氏体的宏观形状应变特征进行了观察与定量分析.结果表明:{225}f片状马氏体宏观形状应变特征表现出与{3 10 15}f全孪晶马氏体不同的特征.{3 10 15}f全孪晶马氏体表面浮凸呈规则的"N"或""型;而{225}f片状马氏体表面浮凸呈不规则"N"型,其"浮凸群"既有均匀切变的特征,又有沿基面堆垛长大的痕迹,其浮凸高度、浮凸角远低于{3 10 15}f马氏体.     

声发射技术在纤维增强复合材料损伤检测和破坏过程分析中的应用研究进展

声发射作为一种无损检测技术,具有主动性、几何形状不敏感性、即时性和特征性等优点。声发射技术通过建立复合材料损伤和破坏特征与声发射信号间的关联,分辨复合材料随加载过程的各种失效模式,结合加载过程中的应力应变曲线,从而获得失效机制。本文对声发射检测技术在纤维增强复合材料研究中的应用和分析方法进行了综述,并对其在复合材料领域的应用趋势进行了展望。     

基于锁相环的音叉式原子力显微镜测头电路系统研究

石英音又具有谐振频率稳定、品质因素高等优点,适合用于制作原子力显微镜探针.通过对原子力显微镜中使用的石英音叉探针驱动电路及对影响电路系统性能的器件参数进行分析,实现对石英音叉共振频率的检测及自动补偿调整,并对锁相环电路进行仿真及试验验证,试验结果表明电路系统满足原子力显微镜工作需求.     

钠离子电池HOPG负极固体电解质界面膜的AFM研究

固体电解质界面膜(Solid Electrolyte Interphase, SEI)在钠离子电池(Sodium Ion Battery, NIB)中扮演着重要作用。迄今为止, 对于钠离子电池SEI膜的探索仍然十分有限。本研究利用电化学原子力显微镜(Electrochemical AFM, EC-AFM), 通过循环伏安法研究了钠离子电池负极材料高定向热解石墨(Highly Oriented Pyrolytic Graphite, HOPG), 在碳酸乙烯酯(Ethylene Carbonate, EC)和氟代碳酸乙烯酯(Fluoroethylene Carbonate, FEC)电解液中首次充放电过程SEI膜的结构变化。通过纳米刻蚀的方法, 进一步获得首次充放电结束后SEI的厚度。结合X射线光电子能谱(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)分析了HOPG在EC和FEC电解液中所形成的SEI膜的化学组成区别。研究结果表明, 在EC电解液中, 所生成的SEI膜在HOPG表面非台阶处较薄, 但在HOPG的台阶处较厚; 在FEC电解液中, 所生成的SEI膜很厚, 具有明显的双层结构。其中上层是由体积较大的颗粒组成, 下层则由致密的小颗粒组成。     

基于AFM的纳米级表面加工中切屑形成的影响因素

以原子力显微镜（AFM）为加工工具进行了纳米级加工实验,对不同加工条件下的材料去除过程和切屑形态进行了研究．切屑形态通过扫描电子显微镜（SEM）进行观察,分析了不同垂直载荷、循环次数和针尖加工方向下铝铜被加工表面的切屑形成过程．实验结果表明：低栽下切屑呈细小断屑,散布在加工区域周围;随着垂直载荷的增加,切屑逐渐变成连续的带状切屑．不同循环次数、针尖加工面时切屑形成都有很大影响．在此基础上,对比分析了相同实验条件下,不同力学性能材料的切屑形成过程．最后,通过检测被加工表面得出被加工表面质量与切屑的数量和形态之间的关系,提出了改善被加工表面质量的方法,以帮助人们更好地理解基于AFM的纳米级加工技术．     

基于表面形貌空间频率特征的AFM操作模式

恒力模式和恒高模式是原子力显微镜的两种主要操作模式．前一种模式通常用于成像在垂直方向变化大的表面,但仅对低空间频率表面有效．后一种模式仅对光滑表面在高分辨率高扫描速度下的成像有用．为克服这些缺点,提出了组合恒高和恒力的新操作模式．使用这个模式,表面形貌的低空间频率成分利用垂直压电扫描器及其控制信号跟踪并测量,高空间频率成分利用悬臂信号测量．然后,表面形貌图像利用组合低频和高频成分得到．仿真结果证明了这种新的操作模式具有高速和高分辨率的优点．