短纤维增强金属基复合材料应力分布的剪切滞后分析

使用弹性理论和剪切滞后分析,推导出了基体和纤维应力场分布表达式,研究了纤维体积分数、纤维长径比和基体屈服强度等对应力分布和应力传递的影响。研究表明,基体和纤维应力分布及基体的塑性行为具有明显的不均匀性,基体与纤维之间存在明显的应力传递和应变分配。     

短纤维增强金属基复合材料应力分布的剪切滞后分析

使用弹性理论和剪切滞后分析, 推导出了基体和纤维应力场分布表达式, 研究了纤维体积分数、纤维长径比和基体屈服强度等对应力分布和应力传递的影响。研究表明, 基体和纤维应力分布及基体的塑性行为具有明显的不均匀性, 基体与纤维之间存在明显的应力传递和应变分配。关键词　金属基复合材料, 剪切滞后理论, 应力应变分布      

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。      

单向短纤维增强复合材料应力传递模型及其细观力学分析

建立了含单纤维和基体的双圆柱复合材料细观力学模型,采用基体剪应力的Lame形式推导了纤维轴向应力和纤维基体间界面剪应力计算方程。分析了纤维/基体模量比、纤维长径比和纤维体积分数等细观结构参数对纤维轴向应力和界面剪应力分布的影响,并对结果进行了验证。     

形状记忆合金短纤维增强弹塑性基体复合材料的力学行为

基于Eshelby等效夹杂方法和Mori-Tanaka的平均化理论推导了针对SMA短纤维增强弹塑性基体复合材料的细观力学模型。利用此模型,分析了这种复合材料的力学行为,讨论了材料温度、纤维体积分数和纤维特征形状等参数对复合材料残余应力和残余应变的影响。这对复合材料的分析和设计都有重要的意义。      

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。     

短纤维增强橡胶复合材料研究进展

综述了短纤维增强橡胶复合材料制备过程中短纤维的预处理、短纤维的混合、分散、取向方法及影响因素 ,并介绍短纤维增强橡胶复合材料的新进展     

压力作用下横向短纤维与基体间应力传递机理研究

在短纤维增强复合材料的研究中,弄清界面应力传递机理对于认识短纤维的增强机理及短纤维复合材料的力学性能是十分重要的。但传统的观点认为,在钢纤维混凝土中纤维对混凝土抗压强度的增强作用甚微,故对压力下纤维与基体界面应力传递没有进行过研究。作者最近的试验研究与近年来的研究[1,3]均表明,中、高含量短钢纤维对混凝土的立方体抗压强度有大幅度提高。基于这一新的试验事实,作者在本文中对压力作用下横向短纤维与基体之间界面的应力传递进行了理论分析,得出了短纤维端部附近的应力分布。     

界面对短纤维增强金属基复合材料力学行为的影响

界面是复合材料中一个非常重要的因素, 本文将在实验分析的基础上建立合理的理论分析模型, 借助于轴对称和三维有限元分析方法, 对界面性能的变化对短纤维增强金属基复合材料力学行为的影响作较为系统和深入的研究, 其中包括界面性能对应力传递机制、弹性模量、应力-应变曲线以及断裂机理的影响。研究表明, 界面性能的好坏显著影响基体与纤维间的应力传递, 从而对复合材料的弹性模量、应力-应变行为和断裂机理产生较大的影响, 界面控制是复合材料设计中不可忽视的重要环节。      

短纤维增强金属基复合材料的细观塑性变形与宏观性能

本文研究单向短纤维增强金属基复合材料的细现弹塑性变形和宏观弹塑性响应。假设纤维是弹性体,基体是弹性粘塑性体。利用有限元法分析了复合材料可周期性重复的单胞的细观弹塑性应力场;利用体积平均的均匀化方法研究了复合材料的弹塑性应力-应变关系。本工作着重分析复合材料中纤维与纤维、纤维与周围基体的相互作用机理。     

基体特性对D-Al2O3/Al 合金复合材料力学行为的影响

基体行为是短纤维增强金属基复合材料中一个重要的因素。本文将通过实验分析方法和在一定的理论分析模型上, 借助于弹塑性有限元分析方法, 对基体特性的变化对D-Al₂O₃/Al 合金复合材料力学行为的影响作较为详细的研究, 其中包括基体性能对应力传递、抗拉强度以及断裂机理的影响。研究表明, 基体性能的变化显著影响基体与纤维间的应力传递, 从而对复合材料的抗拉强度和断裂机理产生较大的影响。     

复合材料加筋板热变形和热应力分析

复合材料及其结构的热响应是近年来复合材料力学研究的热点课题之一。本文用有限元法研究了复合材料加筋板的热变形和热应力。基于Mindlin假定导出了一阶剪切变形层合板梁理论。这两种理论也适用于中厚板和深梁。考虑的热载可以是瞬态的也可以是稳志的,实际工程应用表明,根据本丈模型研制的计算机程序具有较高的计算精度和效率。      

纤维增强复合材料界面脱层和基体裂纹的模拟分析

基于Ghosh提出的Voronoi单元有限元方法,构造能同时反映纤维增强复合材料界面脱层和基体裂纹扩展的单元(X-VCFEM单元);应用界面力学理论和断裂力学理论,建立界面脱层、界面裂纹扩展方向和基体裂纹扩展的判断准则;结合网格重划分技术,模拟分析了只含有一个夹杂时界面脱层和基体裂纹扩展的过程,并通过与传统有限元计算结果的比较,验证X-VCFEM单元的可靠性和有效性;同时,模拟分析含任意随机分布夹杂的纤维增强复合材料界面脱层和基体裂纹的产生和扩展过程。结果表明：应用该方法模拟复杂多相复合材料裂纹问题具有计算速度快和精度高的优越性。     

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。     

基于有限元不同大塑性变形应变特征对比研究及组织分析

目的 探究往复挤压工艺(CEC)与往复挤扭镦工艺(SETE)的变形特点,并研究单道次变形后的金属流动行为和应变分布特征。方法 以低活化钢为材料,对CEC和SETE等2种工艺下的变形过程进行有限元模拟分析,获得3个道次变形后的CLAM钢等效应变云图,同时,开展相关试验以验证有限元模拟的准确性。结果 往复挤压工艺(CEC)与往复挤扭镦工艺(SETE)均能实现多道次累积应变,其中SETE下的单道次累积应变量更大,其各道次等效应变分别比CEC下的等效应变高2.47、5.06、7.84。0.5道次变形后,SETE下的平均硬度值比CEC下的高6.1HV。结论 在CEC与SETE下进行各道次变形后,边缘等效应变都高于心部等效应变,且1道次变形后应变均匀性相差不大,但随着道次的增加,SETE下的应变分布更加均匀。0.5道次变形后,CEC与SETE下的边缘晶粒尺寸均较心部晶粒尺寸细小,且SETE下的晶粒细化程度更高。     

The Influence of the Straightening Velocity on the Evolution of Heavy Rail Roller Straightening Stress

It has established the FEM model of nine roller horizontal straightening for 60 kg / m heavy rail,and simulated the straightening process by using ANSYS Workbench. The comparative analysis of residual stress after straightening with the reference of the straightening speed at 1. 2 m / s was done,which was found that the conclusion that the residual stress of straightening effects with straightening velocity range fom 1. 4 m / s to 1. 6 m /s can satisfy the requirement on the scene. A further comparative analysis of the state and distribution of the stress during straightening process was also done,and there was a comprehensive result on the influence with the change of the straightening velocity in heavy rail straightening stress at the same time. Thus it is really an important reference value on the set of the straightening velocity on the scene.     

测试装置重量对身管直线度测量精度影响分析

随着复合材料的广泛应用,复合材料身管直线度测量成为亟待解决的工艺难题,传统用于钢管直线度测量的装置将会引起较大的复合材料身管直线度测量误差,为此,应用ABAQUS有限元分析软件对处于不同载荷、不同支撑条件下的复合材料身管变形进行分析,建立复合材料身管三维有限元模型,分析得到不等重的测试装置在身管不同支撑条件下引起的复合材料身管变形量大小,设计相应试验验证有限元分析结果的正确性。结果表明测试装置自重及身管不同支撑条件对复合材料身管直线度测量精度产生重要影响,因此可以通过改变身管的支撑条件来降低测试装置自重的影响。采用数据拟合得到身管变形量和测试装置重量之间的关系,为复合材料身管直线度检测系统设计提供理论依据。     

双稳态复合材料层合结构的黏弹性模型

为探明双稳态复合材料层合结构在复杂环境条件下的应用,对双稳态复合材料层合结构的黏弹性行为进行了研究。首先,将纤维简化为弹性材料,考虑基底材料的黏弹性行为。然后,根据纤维和基底的材料属性,通过理论分析得到了双稳态复合材料层合结构的黏弹性材料属性;根据经典层合板理论、最小应变能原理和Maxwell黏弹性模型建立了双稳态复合材料层合结构的黏弹性模型,通过理论分析得到其第二稳态主曲率与扭曲率随加载时间和温度的变化关系。同时,利用有限元软件ABAQUS及其子程序UMAT建立了相应的有限元模型,研究了加载时间和温度对层合结构第二稳态性能的影响。理论与模拟结果均表明:层合结构第二稳态主曲率随加载时间的延长和温度的升高而增大;扭曲率随加载时间的延长而减小,一般情况下随温度的升高而增大,但在加载时间较长且温度较高时,可能会出现扭曲率随温度升高而减小的情况。理论计算结果与有限元模拟结果的比较显示两者吻合较好,可以通过有限元模拟对双稳态复合材料层合结构的黏弹性行为进行研究。      

金龟子外甲壳异型纤维结构分析

运用扫描电镜实验观察了金龟子外甲壳内部的微结构,发现其类似于人造纤维增强复合材料,具有几丁质纤维增强角质化蛋白质基体的结构特征.对其仔细观察发现其中存在非均匀的纤维铺层以及奇特的异型刺状和球形纤维.针对发现的异型刺状纤维结构,建立纤维端头模型,用有限元分析方法对其进行了应力和变形分析,结果表明刺状和球形端头纤维能显著地降低其端头界面剪应力集中现象,提高纤维增强复合材料抵抗变形破坏的能力,增加纤维增强复合材料的强度.分析结果对仿生复合材料的设计具有指导意义.