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。     

挤压铸造短纤维增强金属基复合材料浸渗过程分析

在分析挤压铸造金属基复合材料浸渗条件的基础上，建立了液态金属在短纤维预制件中的浸渗和压力分布模型，计算结果表明：（１）当外加压力不足以使短纤维预制件产生变形之前，其浸渗距离和浸渍前端的压力分别为：Ｘｆ＝１－Ｆ／１－Ｖ＇ｆ∫＾ｔ０ｕｄｔ和Ｐｓ＝μｕ／Ｋ＇０·１－Ｆ／１－Ｖ＇ｆ∫＾ｔ０ｕｄｔ－４Ｖｆ０γｃｏｓθ／ｄｆ（１－Ｖｆ１０）（２）当外加压力使短纤维预制件产生变形之后，其浸渗距离和浸渗前端的压力     

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     

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。     

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。      

晶化硅酸铝纤维增强金属基复合材料

本文研究了非晶态硅酸铝纤维的晶化原理及晶化工艺,以便改善纤维和复合材料的成本和性能,并用X-射线能谱、X-射线衍射、电子探针和透射电镜分析技术研究了纤维与铝硅合金的界面反应现象。与非晶态硅酸铝短纤维相比,晶化硅酸铝纤维的显微硬度高,与熔融金属有稳定的化学反应,晶化硅酸铝纤维增强铝硅合金复合材料的高温抗拉强度得到提高。     

短纤维增强金属基复合材料的多重损伤分析

用细观计算力学的方法分析了短纤维增强金属基复合材料(MMC)多重损伤的相互作用及对拉伸强度的影响。采用唯象的内聚力模型模拟界面的脱粘;G-T模型描述延性基体的损伤。在胞元模型的基础上研究了界面强度、纤维长径比等细观参数对材料损伤模式及强韧性的影响。研究表明,界面较弱时,损伤以界面脱粘为主,界面的强度决定了材料强度;当界面较强时,晶须将发生断裂,材料的最终强度由晶须的强度决定。不同界面强度条件下基体中损伤的分布不同。      

短纤维增强金属基复合材料的弹性模量和屈服强度

基于文献[ 1 ]提出的变形模型和获得的应力分析结果, 推导出了短纤维增强金属基复合材料弹性模量和屈服强度理论表达式。表达式预测的结果与实验结果吻合很好, 并与Eshelby 模型及有限元数值模型预测结果表现出很好的一致。分析表明, 复合材料的弹性模量和屈服强度相对于基体材料弹性模量和屈服强度的增加主要来自应力传递的贡献。      

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。