碳/铝复合材料界面结合强度对拉伸性能的影响

本文主要研究C/Al复合材料先驱丝的界面结合强度的表征方法以及界面结合状态对复合材料拉伸性能的影响.用自行研制的小型剪切试验机测定复合材料先驱丝的纵向剪切强度,通过计算得到复合材料界面处的剪切强度以此作为界面结合强度的定量表征方法.实验证明,不同界面结合强度的复合丝在宏观上表现出有不同纵向剪切强度值,复合材料的界面结合强度可以用界面剪切强度值定量描述.复合材料拉伸强度随界面强度提高而减少,在满足复合材料横向强度要求前提下,降低复合材料界面结合有利于提高拉伸强度.     

碳纤维高温气相氧化对聚醚醚酮复合材料拉伸和层间剪切性能的影响

聚醚醚酮(PEEK)复合材料具有优异的抗冲击性能,在航空领域具有重要的应用价值.然而,聚醚醚酮复合材料成型温度高,成型过程中可能存在环氧上浆剂分解残留,导致界面强度降低、载荷传递变差等问题,影响其使用性能.本文系统地研究了碳纤维(CF)高温气相氧化对CF/PEEK复合材料拉伸和层间剪切性能的影响.首先采用不同氧化工艺处理碳纤维,采用XPS、反气相色谱法(IGC)、复丝拉伸等方法表征了碳纤维表面活性、表面能以及拉伸性能.结果表明:合适的氧化条件有利于改善纤维表面活性和表面能,但同时会降低纤维拉伸强度.采用熔体法制备了CF/PEEK预浸料,研究了高温气相氧化对CF/PEEK复合材料拉伸和层间剪切性能的影响.结果表明:纤维高温氧化后CF/PEEK复合材料 0°拉伸强度下降超过 20％,表明高温氧化会导致纤维严重损伤;90°拉伸强度变化不超过 10％,层间剪切强度变化小于 5％,表明碳纤维高温氧化未能实现复合材料界面性能改善.上述结果表明:在预浸料制备工艺中增加碳纤维高温氧化工序,不利于改善复合材料性能.     

激光层裂法测量复合材料的界面拉伸强度研究进展

本文介绍激光层裂法检测复合材料界面拉伸强度的基本原理与实验方法,并从该测量方法的几个关键技术,应用波生成与传播的数学模型,应用波形的测量与临界值的判定,评述该技术及其研究进展的情况。     

层间混杂复合材料板的拉伸强度预报

采用更为合理的分散度系数表达式改进了玻/碳层间混杂复合材料板断裂应变混杂效应系数公式,结合该混杂效应系数公式与复合材料强度混合定律,提出了层间混杂复合材料单向板的拉伸强度预报方法。将该混杂效应系数公式引入复合材料多向板渐近损伤有限元分析模型,修正了低延伸率纤维单层板的拉伸强度值,在此基础上提出了层间混杂复合材料多向板拉伸强度预报方法,并讨论了刚度退化方案。结果表明,模型预报值与实验均吻合较好,尤其考虑混杂效应的预报值与实验情况更加接近;基体退化系数大的刚度退化方案与实验更为吻合。     

碳/环氧复合材料多向层间拉伸强度的研究

本文系统地研究了碳/环氧复合材料多向层间(0/θ)(θ=0°,15°,30°,45°,60°,75°,90°)拉伸强度,并利用S-570扫描电镜观察了其断口形貌,同时对纤维与基体界面处的应力进行了分析。结果表明:该复合材料层间拉伸强度较少受到铺层取向的影响,而由纤维与基体的界面结合强度所控制。     

Z-pin增强酚醛复合材料层合板的层间拉伸性能

本文探索研究了Z-pin的植入对酚醛复合材料层合板层间拉伸性能的影响。通过向酚醛复合材料层合板中植入体积分数为0.78%（植入间距5mm×5mm）的石英/酚醛Z-pin,对其进行层间拉伸性能测试,结果表明,随着Z-pin的植入,层合板的层间拉伸性能显著提高,并伴随破坏模式的变化、材料韧性的增加。最后,根据复合材料力学,建立Z-pin增强层合板的简单力学模型,通过桥率试验与层间拉伸试验,对其进行验证和修正,得出Z-pin植入对层合板的层间性能的影响规律。     

连续变化界面层对复合材料弹性性能影响

界面层对复合材料的变形和破坏有着重要的影响,实际界面层的性能是随位置而连续变化的,但目前大多数考虑界面层影响的工作都假设界面层材料性能均匀或分层均匀。假设界面层的性能是空间位置的幂函数形式,给出了具有上述界面层的纤维和球形夹杂在球压和剪切载荷下的解,然后利用平均场方法建立了上述复合材料的有效弹性性质与微结构的联系。还将上述方法与均匀界面层模型进行了比较,计算结果表明,界面层的性质对复合材料有效性质和局部应力的分布有着重要影响。      

Z-pin增强陶瓷基复合材料拉伸和层间剪切性能

研究了Z-pin横向增强平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸和层间剪切性能。炭纤维平纹编织物和炭纤维Z-pin制备的预成型体, 通过化学气相渗透(CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料。通过单轴拉伸试验及加-卸载试验研究材料拉伸力学性能参数及破坏规律。采用双切口压缩试验测试材料的层间剪切强度。结果表明, Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料拉伸应力-应变曲线具有非线性特性; Z-pin嵌入降低了平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸强度, 显著提高了陶瓷基复合材料层间剪切强度, 使原来单纯层间基体与织物表面的脱离转变为Z-pin的剪切破坏和层间基体与织物的脱离双重破坏机理。     

界面层对碳／环氧复俣材料力学性能的影响

本工作研究了碳纤维表面经冷等离子体连续处理以及等离子体聚合形成的增韧层与防水层对碳／环氧复合材料界面性质及力学性能的影响，在宏观状态及在扫描电镜小尺度进行了层间剪切和断裂的对比试验，结果表明，经等离子体处理和具有等离子体聚合形成的聚合层三种试件，其层间剪切强度和断裂韧度比碳纤维未经处理的碳／环氧试件，平均分别提高了30％和40％，以经等离子体聚合形成增韧层BS－1试件的增强效果最好，其层剪强度由71MPa提高到103MPa，增加了45％，断裂韧工由985MPa√m提高到1548MPa√m，增大了57％，同时在SEM动态测量破坏过程中，分析了四种微观界面状态与力学性能的关系及其增强机理。     

界面性能对陶瓷基复合材料拉伸强度的影响

基于陶瓷基复合材料拉伸试验现象引入了主裂纹损伤带的概念, 并将其宽度定义为界面脱粘长度. 由于界面性能对纤维应力集中有较大影响, 并且控制着材料的断裂模式, 分别给出了脆性断裂和韧性断裂的强度计算公式, 并引入了应力集中系数和界面脱粘能量释放率. 分析结果表明, 拉伸强度随着应力集中系数和界面脱粘能量释放率的增大而减小. 文中公式给出的预测值与试验值吻合较好, 表明断裂时纤维所承担的应力用脱粘段纤维平均应力来衡量是合适的.     

应变率效应对短纤维增强热塑性树脂PPS力学性能的影响

本文通过大量的实验,研究了应变率效应对短纤维增强热塑性树脂PPS(聚苯硫醚)力学性能的影响,应变率变化范围从10-4/s～102/s.并对断口形貌及破坏形式进行了观察.研究结果表明:应变率较高时对材料的强度和模量有明显影响,而且应变率不同断口形貌也存在一定的差别.断口形貌呈脆性破坏.     

The effects of strain rate and CCVC interfacial layer on mechanical behaviours of CALL

In this paper, the loading and loading-unloading tests of CALL and CALL (CCVC) under tensile impact have been carried out by a self-designed Rotating Circular Disk Tensile impact Apparatus. The quasi-static tension and short beam bending tests are performed on the Shimadzu-5000 testing apparatus. Experiment results show that both CALL and CALL (CCVC) have positive hybrid effect. Under quasi-static tension, the two composites have no obvious yielding until fracture, but have an obvious yielding point on the dynamic tensile stress-strain curves. The dynamic unstable fracture strain is about three times the static unstable fracture strain. The interlaminar shear strength (ISS) of CALL (CCVC) is 10 more than that of CALL. At the same time, the tensile strength and unstable fracture strain of CALL (CCVC) are also higher than that of CALL. In this paper, some conclusions are also drawn from the SEM observation of the fracture specimen surfaces.     

基于纤维模型的钢筋混凝土柱应变率效应研究

该文基于钢筋混凝土柱构件的快速加载试验数据,分别采用CEB规范和Kulkarni和Shah建议的考虑应变率效应的混凝土动力本构关系,运用纤维模型建立了其动力纤维单元模型,并对单调快速加载下的构件的恢复力特性进行了数值模拟。与试验结果的比较表明所采用的两种动力本构模型均能够反映钢筋混凝土柱承载力随加载速率的提高而提高的特...     

高抗冲聚苯乙烯的应变率敏感性及粘塑性本构关系

对高抗冲聚苯乙烯（HIPS）在应变跨越10^-4-10^1量级的范围内的拉伸力学性能作了实验研究,实验结果显示HPIS是一种应变率敏感的材料,其拉伸力学性能对应率敏感程度可分为高中低三个区域,在此基础上讨论了这类材料的粘塑性本构关系。     

HQ80C 和 HQ100钢剪切屈服强度对温度和应变速率的敏感性

本文对 HQ80C 和 HQ100 钢在不同温度、不同应变速率下的屈服强度进行了研究。发现在不同温度的τ_s-lg(?)关系曲线上,Rosenfield 定义的Ⅰ区和Ⅱ区同属于位错运动的热激活机制。将Dorn-Rajnak 理论用于本研究,证明本文所研究的两种材料的形变对温度和应变速率敏感的机理是位错运动的 Peierls 机制中的 P-N 力对其敏感所致。     

界面层结构对填充聚丙烯力学性能及流变行为的影响

本文采用各类偶联剂处理填充改性聚丙烯的无机填料。实验结果表明,硅烷类 KH-550偶联剂在界面层形成刚性架的有机硅烷膜复盖层结构,使填充聚丙烯屈服强度明显提高,断裂面形貌为界面结合较好的脆性断裂。TSC,NDZ-201,OLT-671和 DL-411等酯类偶联剂在界面形成线型柔性链的单分子层结构,使填充聚丙烯冲击强度、断裂仲长率提高,加工流动性能明显改善。     

高强高模聚乙烯纤维力学性能的应变率和温度效应

利用MTS810材料试验机、旋转盘式杆-杆型冲击拉伸装置和温度控制箱,在温度20℃~110℃、应变率为0.001/s~700/s范围内,对高强高模聚乙烯纤维束进行了准静态和高应变率冲击拉伸实验,得到了不同温度、不同应变率时纤维束的应力-应变曲线。结果表明:高强高模聚乙烯纤维束的初始弹性模量具有应变率和温度相关的特性,随应变率提高而增加,随温度提高而下降;在常温下,破坏应力从准静态到动态,具有明显的应变率相关性,随应变率提高而增加,但在20℃~110℃范围内、高应变率下,对应变率变化不敏感;失稳应变也具有应变率和温度相关的特性,随应变率提高而减小,随温度提高而增大。在高应变率下,断裂应变能密度主要由初始弹性模量和失稳应变共同决定,受温度效应和应变率效应的综合影响。     

预拉伸变形对Fe-14Mn-0.22C合金阻尼性能的影响

从微观组织角度深入研究了预拉伸变形对Fe-14Mn-0.22C合金阻尼性能的影响。研究结果表明,该合金在预拉伸变形处理时,发生了γ→ε转变,预变形量越大,γ→ε转变生成的马氏体越多,γ/ε界面面积增加,合金的阻尼性能随预变形量的增大而提高,在预变形量为4%时,合金的阻尼性能达到最大值。但当预拉伸变形量的进一步增大,由于马氏体变小并失去方向性,加上大量位错等缺陷的增加,使得γ→ε界面有效移动面积减小,移动能力降低,阻尼性能下降。     

高应变率下岩石损伤模型研究综述与展望

系统阐述了岩石爆破损伤模型的国内外研究现状,阐明了各自的理论基础和基本思想,并且作了简要评述,指出了各种模型存在的不足,对岩石爆破损伤模型的发展趋势提出了建议。随着弹性力学、断裂力学和损伤力学等固体力学在岩石破碎领域的广泛应用,以此为理论基础的岩石损伤模型必将会进一步得到发展和完善。     

高应变率下岩石损伤模型研究综述与展望

系统阐述了岩石爆破损伤模型的国内外研究现状,阐明了各自的理论基础和基本思想,并且作了简要评述,指出了各种模型存在的不足,对岩石爆破损伤模型的发展趋势提出了建议。随着弹性力学、断裂力学和损伤力学等固体力学在岩石破碎领域的广泛应用,以此为理论基础的岩石损伤模型必将会进一步得到发展和完善。