C/C编织复合材料性能的细观力学研究

作为一种多相体材料,炭基复合材料的力学性能和损伤破坏规律与其组元材料的弹性常数、体积含量以及细观结构密切相关。本文独创了组元材料试样加工与拉伸试验方法,获得了石墨基体和炭纤维的拉伸模量、强度和断裂应变率,在此基础上利用细观力学中Eshelby等效夹杂理论和Mori-Tanaka方法,建立了预报材料弹性常数的细观力学模型,并将理论预报结果与试验结果进行了比较,分析了误差产生的原因。结果表明:理论预报值与试验值之间的误差在10%以内,说明计算模型合理,计算结果可信。     

纤维增强复合材料损伤行为及强度预测细观力学建模研究进展

纤维增强复合材料的强度取决于微尺度开裂、脱粘和复合材料单元和组分相之间的相互作用。复合材料的损伤程度是影响工程应用中使用寿命失常的重要因素。采用细观力学模型对复合材料的强度、刚度和使用寿命进行预测,可以实现复合材料结构的宏、细观一体化分析。在此,总结了纤维增强复合材料断裂、损伤和变形的细观力学分析模型的发展,并展望了其发展趋势。     

纤维缠绕压力容器强度的细观力学研究

利用改进的剪切滞后法,研究了组成纤维缠绕压力容器中的环向层的横向开裂而在纵向层中引起的局部应变集中。对两种典型的铺层次序,环向层处于角铺设层的处边和环向层处于角铺设层的正中间,以及环向层与角铺设层之间的界面脱粘和不脱粘两种情况对角铺设层中的局部应变集中的影响进行了讨论。     

复合材料构件宏细观跨尺度分析

本文探讨一种适用于复合材料宏细观间跨尺度分析的细观元方法。细观元法在结构的常规有限元内部设置密集细观单元以反映材料细观构造,又通过协调条件将各细观元结点自由度转换为同一常规有限元自由度,再上机计算。此方法可实现材料细观结构到构件宏观响应的直接过渡分析,而计算单元与自由度又等同一般常规有限元,为解决具有细观结构新材料与构件跨尺度分析提供一种新的有力工具。本文给出用于宏细观跨尺度分析细观元法的基本原理与算式,并以纤维增强复合材料和功能梯度复合材料为例介绍其工程应用。     

复合材料力学的若干问题

本文对复合材料力学的现状做了较为详细的评述,并对若干问题进行了讨论。可供工程应用参考。     

复合材料层合板低速冲击承载能力的细观力学有限元模型

将复合材料细观力学桥联模型与有限元软件ABAQUS结合,用于分析层合板受低速冲击作用的极限承载能力.通过确定组分材料是否破坏来判断单层板是否破坏,对破坏后的单层实施一种常系数刚度衰减.将细观力学本构模型、针对组分材料的破坏判据以及刚度衰减模式编制成用户子程序VUMAT,为ABAQUS求解层合板的极限冲击响应提供一种自定义材料模型.只需要输入纤维和基体的材料参数、纤维体积含量等有限数据并且无须单层板的实验数据,就能顺利实施复合材料层合板结构的冲击承载能力分析.所计算的层合板的挠度-时间曲线以及横向冲击力-时间曲线与实验值吻合良好,说明本文的方法是有效的.     

基于细观模型的纤维增强树脂基复合材料的裂纹与强度关系研究

纤维增强树脂基复合材料是一类高比强度、高比刚度的结构材料。开展该材料的裂纹与强度关系研究具有重要的科学意义和工程价值。采用细观力学模型和有限元方法,分析Ⅰ型裂纹长度和裂尖位置对复合材料应力状态和应力强度因子的影响,进而获得启裂载荷与裂纹长度和裂尖位置的关系。     

三维编织复合材料的细观结构与力学性能

归纳、梳理了三维编织复合材料细观结构表征方面较有代表性的单胞模型,分析、比较各结构模型的优缺点,从理论分析与试验测试两方面总结三维编织复合材料刚度和强度性能的研究成果与进展,探讨了细观结构表征与力学性能预报中存在的主要问题,并展望今后的研究重点与发展方向。     

短纤维增强SiC／Al复合材料在高温下粘弹性拉伸性能的细观力学分析

本文采用细观力学模型和有限元法研究短纤维增强ＳｉＣ／Ａｌ复合材料在高温下的粘弹性行为，着重讨论了纤维体分比和长径比对复合材料总体蠕变性能的影响。结果表明，随着纤维体分比和长径比的增加，纤维能显著抑制复合材料沿轴向蠕变行为。     

编织复合材料数值模拟方法

编织复合材料中纤维束在空间分布的复杂性,导致其与层合复合材料力学性能分析的本质差别.本文概述了编织复合材料的力学特点及其一般研究步骤,详细介绍了目前几种常见的数值模拟模型,分析了其存在的优缺点,依此指导计算模型的合理选择,使之能对编织复合材料进行较为精确的力学性能预报,并为今后的研究提供指导.     

环氧基纤维增强复合材料应用面面观

进行了环氧基玻璃纤维覆铜箔板(电子玻璃纤维基板)、环氧基纤维增强复合材料用于航天航空结构材料、环氧基纤维复合材料在运动器材方面应用、环氧基纤维增强复合材料高压管道和压力容器、环氧乙烯基酯树脂在化工防腐中运用及环氧树脂运用于建筑结构工程补强等方面的调查。报告了环氧基纤维增强复合材料应用的情况。     

单向Cf/SiC复合材料的弯曲疲劳性能

对单向Cf/SiC复合材料进行了三点弯曲疲劳性能测试,得到了复合材料的应力－寿命曲线（S－N曲线）,并对其进行线性拟合,得到疲劳最大应力与复合材料疲劳寿命的关系;考察了疲劳过程中刚度下降和疲劳裂纹产生情况。结果表明在疲劳过程中复合材料的弯曲模量有3个变化阶段：首先在疲劳加载初期,弯曲模量的下降速度及幅度都较大;其次在弯曲模量下降到原始弯曲模量的85％（133GPa)后,其变化方式没有明显的规律可循,有时甚至可能上升;最后复合材料发生疲劳断裂时,模量将发生突变。显微结构分析表明：基体横向裂纹群的产生是疲劳断裂的独有特征。它的产生是由于基体SiC的断裂应变小于碳纤维的断裂应变,基体首先开裂并导致应力重新分布的结果。     

C/C复合材料改性技术研究进展

综述了国内外最近C/C复合材料基体改性与涂层改性技术研究进展.并对未来的进一步研究进行展望.     

单向复合材料板剪切破坏实验分析

本文分析了单向复合材料板在剪切时的微观破坏过程,结合声发射技术监测春损伤的起始与扩展过程,确定了完整的ι－γ曲线上几个特定阶段,在不同损伤阶段,从不同方位切取断面,分别用微差干涉与电镜法其策观破坏过程。     

短纤维／弹性体复合材料的研究V.SF／CPE复合材料的制备与性能

本文讨论了ＰＥＴ、ＰＡ短纤维（ＳＦ）与ＣＰＥ热塑基复合材料的制备、基本力学性能和流变性能。探索了ＳＦ组分（种类、含量、Ｌ／Ｄ比）、粘合体系、工艺条件等对性能的影响。实验结果表明，ＨＲＨ粘合体系可显著改善复合材料的力学性能。从兼顾复合材料的物理件能与加工流变性能的角度出发，在本实验条件下，取ＳＦ为１５重量份、Ｌ／Ｄ为２２０为宜。     

复合材料层合板非线性系统的随机响应分析

工程结构中,复合材料的几何参数往往具有随机性质,如何研究随机参数非线性系统的随机响应及统计特性,这对结构的可靠性设计和优化设计有着非常重要的意义。本文应用摄动法和随机中心差分法,建立了复合材料非线性系统的振动方程和计算模型,研究了复合材料层合板具有随机参数的非线性系统在确定性荷载下的随机响应,数值算例说明了本算法的正确性。