基体特性对δ-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δ-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.     

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。      

基体局部软化对纤维/环氧树脂复合材料力学行为影响的数值分析

聚合物基体的变形局部化在复合材料破坏过程中起着重要作用。采用有限元分析方法, 借助用户材料子程序（UMAT）, 描述了具有应变软化特点的高聚物弹塑性的本构关系, 研究了纤维/环氧树脂复合材料在拉伸破坏过程中基体局部变形的演化规律, 分析了基体的局部应变软化对纤维/环氧树脂复合材料应力的影响。结果表明： 纤维的应力分布及基体的塑性变形具有不均匀性; 基体局部变形降低了邻近断点的完好纤维的应力集中程度; 随着纤维间距的增加, 邻近断点的完好纤维的应力集中区域变宽, 而且应力集中程度降低。     

Al2O3/Al-Si合金复合材料凝固组织的研究

本文在国产氧化铝短纤维基础上,研究了氧化铝短纤维增强铝硅合金复合材料的凝固组织。研究结果表明,在复合材料凝固过程中,氧化铝短纤维可以为铝硅合金中硅相非自发形核的衬底,并有利于细化基体合金的晶粒和降低显微偏析程度。     

δ-Al2O3f/Al基复合材料弹性模量的有限元能量法预测

Based on the energy equivalence principle,the elastic modulus of δ-Al₂O_3f/Al composite was predicted by meansof the Finite Element Method. In the predicting, the random orientation distribution ofshort fiber was considered. The results were compared with the experimental values andthose of previous predicting methods. In the end, it can be concluded that the methoddeveloped in this paper is reasonable and precise.     

δ-Al2O(3f)/Al基复合材料弹性模量的有限元能量法预测

基于能量等效原理, 采用三维有限元方法, 考虑短纤维位向的随机分布对复合材料弹性模量的影响, 利用有限元能量法对δ-Al₂O_(3f)/Al 合金复合材料的弹性模量进行了预测。预测结果与实验结果和目前常用的几种预测方法进行了比较, 表明该方法是合理、准确的。     

Al2O3f／Al复合材料的超声特性

测定了体积含量Ｖｆ不同（５．４,９．１和１３．６％）的Ａｌ２Ｏ３短纤维增强的铝基复合材料的纵波声速,横波声速和密度,并由此得出它们的切变模量μ和杨氏模量Ｅ,结果发现,随Ｖｆ增加,纵波声速减小,横波声速增加,与纯铝相比,μ和Ｅ均明显增大,还给出纵波超声声速和超声衰减在１００～３００Ｋ温区内的温度响应曲线。     

多孔Al2O3f/Al2O3复合材料研究进展

作为20世纪90年代兴起的一类连续陶瓷纤维增强陶瓷基复合材料,连续氧化铝纤维增韧氧化铝(Al₂O_3f/Al₂O₃)复合材料已经发展为与C_f/SiC、SiC_f/SiC等非氧化物复合材料并列的陶瓷基复合材料。以多孔基体实现基体裂纹偏转成为Al₂O_3f/Al₂O₃复合材料主要的增韧设计方法,形成的多孔Al₂O_3f/Al₂O₃复合材料具有优异的抗氧化性能和高温力学性能,可在高温富氧、富含水汽的中等载荷工况中长时服役,是未来重要的热结构材料。经过近30年的发展,多孔Al₂O_3f/Al₂O₃复合材料已被应用于航空发动机、燃气轮机等热端部件。本文综述了多孔Al₂O_3f...     

缠绕复合材料力学特性研究进展

本文根据近年来有关缠绕复合材料力学特性研究的文献,回顾并总结了关于缠绕复合材料力学特性的研究成果和取得的进展,包括缠绕复合材料的应力-应变特性、损伤特性、结构破坏形式、刚度及强度预测等方面的实验和理论研究.本文总结了已开展的研究中存在的一些不足,并对今后的工作进行了展望.     

颗粒增强金属基复合材料力学行为有限元模拟研究现状

从细观尺度和宏观尺度两个方面分析总结了国内外颗粒增强金属基复合材料有限元模拟研究现状.介绍了基于几何建模的周期性单胞模型、基于实际微观结构的有限元模型及宏观尺度模拟几个方面的内容,并对目前该领域存在的问题及今后的研究方向进行了分析总结.     

短纤维增强金属基复合材料基体中的应力分布及其变形特征

基体行为是影响随机分布短纤维增强金属基复合材料力学性能的一个重要因素。本文作者将在短纤维复合材料单纤维三维模型的基础上, 借助于弹塑性有限元分析方法, 研究在加载过程中, 不同纤维位向和界面结合状态下基体中的应力分布情况及基体的变形特征。研究表明, 该类复合材料中基体的应力分布情况和变形特征将受到纤维位向改变和界面结合强弱的显著影响。      

三维编织碳／碳复合材料高温力学性能的测试与预报

用快速通电加热测试技术研究了细编穿刺３ＤＣ／Ｃ复合材料在２８００℃时的位伸性能,把碳纤维和基体的性能作为已知参数,选取适当细观代表性单胞,利用细观力学和三维有限无方法预报共高温弹性模量,分析了织物结构参数的影响,其随温度的变化规律与实测结果吻合。     

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。     

回收汽车用废旧塑料制备复合板材的力学性能

以汽车内饰用废弃塑料为主要原料,粉碎后通过添加新的接枝改性聚丙烯短切玻璃纤维制备出复合板材,研究了改性PP和短切玻纤对材料力学性能的影响.结果表明,改性PP的加入有利于改善材料的成形性能.添加新的改性聚丙烯后,复合材料的压缩强度和压缩模量增大,随着改性PP含量的提高,弯曲强度大幅提高而弯曲模量稍有降低;随着短切玻璃纤维含量的提高,材料的弯曲强度及弯曲模量均明显提高.     

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。      

考虑界面结合的SiCP/6061Al 复合材料时间相关棘轮行为的三维有限元分析

采用多颗粒三维单胞模型和复合材料细观有限元分析方法,借助先进循环黏塑性本构模型的有限元实现,对SiC颗粒增强6061Al复合材料的室温、高温时间相关单轴棘轮行为进行数值模拟。讨论了颗粒排列方式和界面结合状态的变化对复合材料棘轮行为的影响;同时,分析了复合材料中基体和界面的微观变形特征及其演变规律;最后,选取一组合理的微结构参数,对复合材料的时间相关棘轮行为进行了数值模拟,并通过与已有实验结果的比较,检验了有限元分析的合理性。结果表明：多颗粒代表性体积单元能够反映复合材料更多的微观细节;颗粒排列方式的变化显著影响复合材料的整体棘轮行为;界面结合状态越好,产生的棘轮变形越小;具有合理参数值的弱界面模型给出的时间相关棘轮变形预测结果比完好界面模型的结果更接近实验值。     

短碳纤维增强铜基复合材料的摩擦磨损性能研究

采用冷压烧结工艺制备了短碳纤维增强铜基复合材料,考察了该复合材料的干摩擦磨损性能.讨论了短碳纤维含量、载荷、转速等对复合材料摩擦性能的影响.结果表明:复合材料的耐磨性能明显优于基体材料;随着碳纤维含量的增加复合材料的耐磨性能进一步提高;随载荷和转速的提高,摩擦系数和磨损量也随之增加;复合材料由纯铜的粘着磨损转变为剥层磨损,并均伴有一定的氧化磨损.     

Mass matrices by minimization of modal errors

A new approach to constructing mass matrices is presented, based on expressing it through use of a variable parameter. This allows the mass matrix to be adjusted in such a way that a simple eigenvalue problem get the best solution possible in terms of some error measure. This procedure is used to create both diagonal mass matrices and mixed mass matrices. © 1997 John Wiley & Sons, Ltd.     

Progressive Failure Modeling in Notched Cross-Ply Fibrous Composites

This study models and simulates progressive failure initiating from a notch tip of a laminated fibrous composite specimen subjected to tensile in-plane loading. The micro/macro-level approach is used. The micro-level analysis uses the 3-D unit-cell model while macro-level analysis uses the finite element analysis technique. A cross-ply laminate with double-edge notches was studied to investigate delamination, fiber splitting, and transverse matrix cracking in the specimen. Numerical results are compared to previous experimental work.