基于拉伸载荷的碳纤维/环氧树脂层合板疲劳断裂机理

为研究拉伸载荷下碳纤维/环氧树脂层合板的疲劳性能，开展了4种应力水平下的T300/6511碳纤维平纹织物层合板的拉-拉疲劳实验，得到了不同应力水平下层合板的疲劳寿命。采用超声波C扫和扫描电子显微镜（SEM）观察断口形貌及内部损伤，讨论复合材料疲劳损伤发展积累过程和断裂机理。通过复合材料疲劳有限元分析模型，模拟了复合材料织物层合板疲劳损伤积累和失效过程，绘制了S-lg N曲线，分析发现模型预测的疲劳寿命及失效模式与实验结果吻合良好。疲劳加载时，层合板两侧自由边的表面首先出现基体开裂和分层损伤，随后诱发基体与纤维间界面破坏，损伤加剧，并迅速向内侧扩展；最后大量纤维和基体断裂，损伤贯穿整个截面，导致疲劳断裂。     

三维针刺碳纤维增强SiC复合材料在加载-卸载下的拉伸行为

对T300碳纤维增强三维针刺碳纤维增强SiC(C/SiC)复合材料(纤维体积含量为30%)的单调和加载-卸载拉伸载荷下的拉伸行为进行了研究.结果表明:T300碳纤维增强三维针刺C/SiC复合材料的拉伸强度和断裂应变分别为129.6MPa和0.61%.单调和加载-卸载拉伸应力-应变曲线均为非线性变化,主要是复合材料中裂纹的扩展,界面相脱黏和滑移,以及纤维的逐步断裂和拔出所致,使得复合材料在拉伸载荷下呈非脆性破坏.卸载应力水平对卸载后的残余应变和再加载模量有较大影响.卸载应力小于80 MPa时,随着卸载应力的增加,残余应变线性增加,模量线性降低:卸载应力高于80MPa时,二者随着卸载应力的增加而呈二次函数快速变化.     

2维C/SiC复合材料的拉伸损伤演变过程和微观结构特征

通过单向拉伸和分段式加载-卸载实验,研究了二维编织C/SiC复合材料的宏观力学特性和损伤的变化过程.用扫描电镜对样品进行微观结构分析,并监测了载荷作用下复合材料的声发射行为.结果表明:在拉伸应力低于50MPa时,复合材料的应力-应变为线弹性;随着应力的增加,材料模量减小,非弹性应变变大,复合材料的应力-应变行为表现为非线性直至断裂.复合材料的平均断裂强度和断裂应变分别为23426MPa和0.6%.拉伸破坏损伤表现为:基体开裂,横向纤维束开裂,界面层脱粘,纤维断裂,层间剥离和纤维束断裂.损伤累积后最终导致复合材料交叉编织节点处纤维束逐层断裂和拔出,形成斜口断裂和平口断裂.     

应力氧化环境中3D C_f/SiC复合材料损伤演变

以裂纹的产生和扩展为线索,通过扫描电镜研究了疲劳氧化环境中3DCf/SiC复合材料损伤演变特征。结果表明:应力氧化环境中3DCf/SiC复合材料的损伤形式主要为:基体开裂,界面相脱粘和氧化以及纤维的氧化与断裂。基体开裂为氧化性气体与复合材料内部的界面相和纤维反应提供通道。界面相脱粘和氧化导致纤维伸长量增加,促使裂纹扩展。纤维氧化断裂和裂纹张开扩展相互促进,形成了裂纹扩展的动力。     

橡胶层合复合材料的疲劳损伤

研究了 (± 20° )钢丝帘线 /橡胶复合材料在单级和两级拉伸循环载荷下疲劳损伤的累积规律。结果表明：在载荷控制的疲劳过程中,材料的周期最大应变发展曲线呈现明显的三阶段规律;疲劳寿命与最大应力近似呈对数线性关系。各级载荷下,周期最大应变发展曲线都具有线性稳定增长的第二阶段。两级加载实验初步证明 Palmgren－ Minner法则仅适用于第一级疲劳条件比第二级疲劳条件轻缓的情况。     

层层接结三维角联锁机织复合材料的三点弯曲疲劳破坏

本文主要研究一种层层接结三维角联锁机织复合材料在三点弯曲交变循环载荷下的疲劳破坏与失效模式,以此阐述材料破坏的结构特征。在不同应力水平下对材料施加正弦波式应力进行三点弯曲疲劳实验,得到材料疲劳寿命(S-N)曲线,说明材料寿命与施加载荷之间的关系,随着应力水平的增加,材料的疲劳寿命呈现下降趋势。此外,观察材料的典型疲劳破坏模式,发现破坏主要集中于经纱屈曲起伏的最大曲率区域,应在结构设计中予以重点关注。     

最大荷载对硬质聚氯乙烯疲劳裂纹扩展的影响

为研究相同应力比下最大疲劳荷载对硬质聚氯乙烯（UPVC）疲劳裂纹扩展的影响，开展了单边缺口三点弯曲SE(B)试件Ⅰ型疲劳裂纹扩展试验，基于Paris公式绘制了疲劳裂纹扩展速率曲线，对试件断口微观形貌进行对比分析。结果表明：在不同荷载条件下，随着最大荷载降低，UPVC疲劳寿命增加；UPVC疲劳断裂过程符合次级断裂模式，最大荷载越大，断口微孔洞、纤维拉丝越明显。     

四步法三维编织复合材料弯曲疲劳行为实验研究

采用MTS 810.23仪器对一种四步法三维编织复合材料结构在应力比为R(σmin/σmax)=0.1、频率为3Hz正弦波条件下进行三点弯曲疲劳测试,研究三维编织复合材料弯曲疲劳性能。通过实验仪器测试准静态三点弯曲和不同应力下三点弯曲疲劳性质得到Data数据,通过对数据分析获得σ-N曲线和最大最小挠度曲线,对比不同应力水平下材料破坏形态从而揭示材料弯曲疲劳机理。实验结果:50%应力水平下,试样经过106次以上的循环仍然没有破坏,80%、70%和60%应力下材料失效的圈数分别是12 833、50 370、101 652。材料疲劳加载下刚度降解和挠度变化趋势相似,材料弯曲疲劳极限为50%,材料σ-N曲线呈三段式,材料低应力水平下疲劳寿命离散性高于高应力水平。     

先驱体转化-热压单向Cf/SiC复合材料的高温弯曲力学行为

研究了采用先驱体转化－热压烧结制备的单向C1／SiC复合材料室温,1573,1723,1923K温度下力学行为,并从显微结构的特征分析了单向Cf/SiC复合材料高温力学行为的变化原因,结果表明：C1/SiC复合的室温,1573,1723,1923K温度下弯曲强度分别为550,392,394,574MPa,弯曲模量分别为157,148,132,83GPa,Cf/SiC复合材料破坏时,其破坏方式将从室温和573K的分层断裂向1723K,1923K的脆性断裂转化,Cf/SiC显微结构的分析表明,在纤维周围和大晶粒间存在着大量的有一定结晶程度的玻璃相,它在高温时的软化对Cf/SiC复合材料的高温强度和弯曲模量变化规律起到重要的支配作用。     

疲劳／蠕变复合作用下聚碳酸酯的时温等效关系

研究了疲劳／蠕变复合作用下聚碳酸酯的时温等效关系。试验条件随加载最大应力、最大应力保持时间和温度而变化，但是都得到一致的试验结果：随最大应力保持时问延长或试验温度升高，聚碳酸酯断裂寿命下降；最大应力保持时间t-断裂寿命Nf的关系曲线与试验温度T-断裂寿命Nf关系曲线十分相似；疲劳／蠕变复合作用下的聚碳酸酯时温等效关系仍然适用。     

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的疲劳性能研究

利用自制的新型疲劳实验装置,对玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)复合材料进行疲劳性能研究,得到PP/GF复合材料在不同初始应力、不同振幅、不同频率下疲劳性能与GF含量的关系.结果表明,初始应力、振幅、频率越大,材料疲劳拉伸性能越差.初始应力较大时,初始应力的变化对PP/GF材料疲劳性能的影响更为明显,振幅在75 ～80...     

氧化锌对天然橡胶疲劳特性的影响

研究了不同类型的氧化锌对天然橡胶硫化胶拉伸疲劳性能、压缩疲劳性能以及剪切疲劳性能的影响。结果表明,氧化锌类型对天然橡胶力学性能的影响不大,而对疲劳性能的影响显著,其中纳米氧化锌会使天然橡胶疲劳寿命下降,化学纯氧化锌有助于提高天然橡胶疲劳性能。     

炭黑/白炭黑补强硫化胶的疲劳过程及使用寿命预测

应用断裂力学的方法，解析和预测了采用高耐磨炭黑与白炭黑并用补强体系的天然橡胶。在疲劳过程中形变能密度的变化，疲劳破坏寿命和断裂特征，建立了数学模型，预测了胶料动态疲劳破坏寿命。研究结果表明，在天然橡胶中采用高耐磨炭黑与白炭黑并用补强体系，随白炭黑用量的增加。胶料疲劳破坏寿命延长，胶料内部潜在缺陷减小，裂纹扩展速度减慢，形变能密度下降缓慢，建立的数学模型能较好地预测含高耐磨炭黑与白炭黑补强体系的胶料疲劳破坏寿命。     

天然橡胶的疲劳特性研究进展

叙述了天然橡胶的疲劳特性，着重归纳了天然橡胶的破坏机理及影响其疲劳破坏的主要因素。     

JB4732-95 免除疲劳分析条款中有关问题的探讨

经实例分析 ,对JB4 732— 95标准中有关的问题进行了探讨。     

合成氨大型压缩机部件断裂原因分析

分析探讨了压缩机零件疲劳裂的形貌特征原因和防止措施。     

多晶氧化铝的静疲劳及循环疲劳的研究

研究了多晶氧化铝的静疲劳和循环疲劳。结果表明,Al_2O_3在循环疲劳时,最高应力累计时间是促进裂纹扩展的主要原因。但在σ_(max)较低时,应力周期变化的作用不可忽视。循环疲劳的裂纹扩展指数n值小于静态疲劳的n值。不同循环应力条件下,n值亦不相同。     

陶瓷的高温疲劳失效破坏准则

对陶瓷高温疲劳破坏特性进行了研究,并提出高温疲劳评价方法和破坏准则。第一准则是评价疲劳强度-寿命的疲劳破坏准则;第二准则是评价热应变一时间的热应变损伤准则;第三准则是评价变形-应力-时间的高温疲劳变形准则。文中还提出了评价强度-寿命的逐级加载法,该法节省试验时间、使用方便。     

橡胶疲劳性能研究进展

综述了动态载荷下疲劳对橡胶物理机械性能的影响、影响橡胶疲劳的因素、橡胶疲劳性能的研究方法及橡胶疲劳的机理。指出橡胶制品的疲劳寿命取决于橡胶的抗疲劳断裂性能 ,研究橡胶的疲劳特性对于结构抗疲劳设计和疲劳寿命预报模型的建立是极其重要的。     

丁腈橡胶疲劳老化性能的影响研究

通过压缩疲劳、拉伸疲劳老化实验研究丁腈橡胶性能在疲劳老化过程的性能变化,结果表明：丁腈橡胶硫化胶经过不同压缩疲劳老化时间后,其硬度值、疲劳温升和永久形变率均在疲劳前期迅速增大,后期增大速率变缓;随着拉伸疲劳次数的增加,硫化胶的总交联密度降低,拉伸强度和断裂伸长率先增加后降低;随着拉伸疲劳次数的增加,σ10/σ0、σ2/σ0的变化规律相似,均呈现为先降低后增高最后趋于恒定的趋势。