单向纤维增强复合材料强度的统计分析

在本文中,我们提出了一个用于研究单向纤维增强复合材料中纤维载荷集中的剪滞分析模型。用此模型推导出了包含r根断纤维的裂纹的尖端纤维的载荷集中因子的解析表达式,并由此计算了裂纹尖端纤维的最大载荷集中因子,其计算结果与Hedgepeth[2]的结果非常一致。其次,我们提出了平均载荷集中因子的概念,并通过载荷集中因子的大小定义了裂纹尖端纤维的影响长度。它的物理意义明确,而且,在裂纹的扩展过程中是逐渐增大的,这与实际情况相符。在前面分析的基础上,应用裂纹临界核模型[2,3],我们对单向纤维增强复合材料的强度问题进行了统计分析,其计算结果与实验值是一致的,其中使用平均载荷集中因子计算所得到的强度值与实验值更接近。数值结果说明了裂纹临界核模型的正确性以及用平均载荷集中因子和影响长度进行裂纹扩展分析的可行性。     

纤维增强复合材料单向受压的实验研究

本文借助SEM高温疲劳伺服实验系统,实时的观察了单向压缩下一种新型玻璃纤维增强复合材料(GFRP)的细观损伤演化,获得了纤维复合材料强度、弹性模量、刚度和损伤演化与主纤维方位角之间的关系。通过3组21个实验结果的分析,发现纤维复合材料的极限强度和弹性模量随主纤维方位角的增大先减小后增大,当主纤维方位角在45°-60°之间时,其强度和模量最小。同时进一步揭示了主纤维方位角对纤维复合材料破坏模式控制作用。     

一个单向纤维增强复合材料强度的概率模型

本文应用强度统计分析中的最弱环理论,根据纤维束的强度分布,提出了预测单向增强复合材料强度分布的概率模型,并用单向层板在拉伸载荷作用下的实验结果进行了验证.      

单向纤维增强复合材料弹性常数的实验研究

如何由增强纤维及树脂基体的力学性能估算单向纤维增强材料的弹性性能,是许多复合材料力学研究者极为关注的问题之一.本文用玻璃/环氧和碳/环氧单向复合材料的实验数据与著名学者建议的计算公式作了比较,指出了计算单向复合材料弹性性能的适用公式.      

单向玻璃纤维/树脂复合材料的Ⅱ型断裂研究

本文研究了长玻璃纤维强化的树脂基复合材料的Ⅱ型断裂韧性及裂纹扩展速率。作者使用了超声波技术来测定复合材料的弹性模量,测定的结果与混合定律计算的结果吻合的很好。ENF三点弯曲试样被用来测定G_Ⅱc和da/dn与ΔG_Ⅱ的关系。通过理论分析,梁内剪应力对用梁理论计算出的G_Ⅱ的影响误差约为3%.对断口的分析显示了不同的断裂类型会带来不同的微观断口形貌。      

搭接长度对玻璃钢复合材料拉伸强度的影响探究

我们通过对搭接长度对玻璃钢复合材料拉伸强度的分析与研究,得出搭接的度数的重要性。这也为其他工程提供了一些建设性的意见。     

短纤维橡胶复合材料强度的理论研究I 纵向拉伸强度的理论预测

首次在较宽的纤维用量和纤维长度范围内, 研究了短纤维橡胶复合材料的拉伸强度规律, 并基于Cox 剪滞法和复合材料的结构特点, 提出了一种新的混合定律模式, 对复合材料的纵向拉伸强度进行了理论预测。结果表明, 新的模型包含结构因素较全面, 理论计算值与实验值符合较好。此外, 探讨了复合材料的拉伸破坏机理, 认为复合材料的拉伸破坏主要由界面控制, 在复合材料中存在着界面剪切应力集中和纤维拉伸应力集中之间相互竞争增长的过程, 但前者的增长制约着后者的增长。本文是短纤维橡胶复合材料强度理论预测的第一部分。      

碳纤维／环氧单向复合材料的统计强度和破坏准则

本文运用了纤维损伤的随机临界核理论及混合法则，对碳纤维／环氧单向复合材料受纵向拉伸时的统计强度及破坏准则作了理论分析与实验研究。     

基于单胞解析模型的单向复合材料强度预报方法

基于单胞解析模型,建立一种从复合材料细观组分到宏观单向板的强度预报方法。根据连续介质力学和均匀化方法构建细-宏观关联矩阵,通过该关联矩阵将细观组分材料的弹性和损伤性能传递到宏观单向板中。考虑复合材料细观损伤状态,当纤维和基体满足各自强度准则时失效,并通过失效因子折算成刚度的衰减。在此基础上,结合有限元分析,实现复合材料单向板纵横向拉伸模拟,从而预报单向板的拉伸强度。结果表明:该方法预报的模量和强度与实验值基本一致,验证了该方法的有效性与高效性。     

碳纤维/环氧单向复合材料的统计强度和破坏准则

本文运用了纤维损伤的随机临界核理论及混合法则 ,对碳纤维 /环氧单向复合材料受纵向拉伸时的统计强度及破坏准则作了理论分析与实验研究     

复合材料张量多项式强度准则的实验研究

本文对强度多项式强度准则进行了理论分析,给出了不同F₁₂相互作用系数的层合板强度包络线,表明了F₁₂对强度包络线的影响,提出了一个确定F₁₂的方法.用两种实验方法对张量多项式理论进行了验证,结果表明Tsai-Wu多项式准则在拉-剪应力空间与理论值符合得很好,在双向正应力的Ⅰ、Ⅳ象限内实验值与本文提出的确定F₁₂的方法得到的值相近.      

单向复合材料弹塑性变形行为的研究

本文利用微观力学方法研究了单向连续纤维增强的金属基复合材料的弹塑性变形行为。纤维是线弹性材料,基体是弹性一粘塑性各向同性材料。在复合材料的纵向拉伸、横向拉伸和纵向剪切变形状态下,预测了复合材料的弹性模量和初始屈服应力值,并考虑了应变率对弹塑性变形行为的影响。以硼/铝复合材料为例,进行了数值分析,预测结果与实验值符合较好。      

几个强度理论的屈服实验研究

根据多种塑性金属的二向和三向拉伸与压缩组合主应力屈服强度实验数据,对Tresca强度理论、Mises强度理论、Mohr-Coulomb强度准则、Beltrami最大能量理论、极限应变能强度理论等几个强度理论计算的相对误差进行了比较分析。结果表明极限应变能强度理论计算的误差在10%以内,为最小。Tresca强度理论、Mises强度理论和Mohr-Coulomb强度准则计算的误差分别为-36%、-27%、-23%,计算结果比试验结果偏保守。Tresca强度理论和Mises强度理论都不适用于拉伸屈服强度和压缩屈服强度相等的材料,该材料的理论剪切屈服强度为拉伸屈服强度的倍。极限应变能强度理论可用于二向和三向拉伸与压缩组合主应力强度计算,在全拉伸和全压缩主应力状态下与Rankine强度理论一致,具有工程应用前景和价值。     

单向复合材料的应力集中系数

本文计算了实心纤维及空心纤维单向增强复合材料在横向、纵横剪切、纵向载荷形式下的应力集中系数,着重对单向增强复合材料受纵向载荷时的纵向应力集中现象进行了分析讨论。      

复合材料单搭接头的剪切强度对比实验研究

在常温和湿热高温的环境下,分别进行了三种不同的成碰工艺(RTM、引入缝纫的RTM和胶接)制备的单搭接头的剪切强度实验,研究了成型工艺对单搭接头的剪切强度的影响,并根据实验现象分析了单搭接头的剪切破坏机理.实验结果表明:引入缝纫的RTM成型试样的剪切强度性能最高,而胶接成型试样的剪切强度最低;环境温度对RTM和引入缝纫RTM成型试样的剪切强度影响不大,而对胶接成型试样的剪切强度有较大影响.     

强度理论与实验现象

用四大经典理论、莫尔强度理论和质点平衡强度理论的准则和强度条件,对单向拉压、二向拉压、纯扭转等已被认定的实验现象进行对比,对低、中碳钢重新做了纯扭转求最大屈服剪应力实验。发现质点平衡强度理论的符合率较高,13个实验中的有12个符合。尤其是拉伸一剪切使剪切破坏试验变得容易,压缩一剪切使剪切破坏试验变得困难的实验现象与质点平衡强度理论完全符合;莫尔强度理论也只有当拉伸和压缩极限强度不同时才能符合;其他强度理论都与此实验不符合。特别是当三向等应力拉伸（或压缩）时第三强度理论出现相当应力为零;三向等应力拉伸（或压缩）时第四强度理论出现相当应力也为零;即无论多么大的应力都不会使材料破坏的结论,这与实践完全不符。而质点平衡理论得出与第三、第四强度理论不同的结论,并且接近其实验结果。     

玻璃钢动态力学性能的实验研究

利用分离式Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆研究了国产环氧玻璃钢和聚脂玻璃钢在平均应变率为－１０＾３／ｓ下的动态力学性能，给出了这两种材料在冲击压缩下的弹性模量和能量吸收率，为新型飞行保护头盔的设计提供了材料的实验依据。     

玻璃钢复合材料研究及应用交流会召开

由兵器工业部非金属材料专业情报网主办的“玻璃钢/复合材料研究及应用交流会”于1986年9月20日至25日在安徽歙县召开。参加会议的除兵器部有关单位外,还有化工部有关单位、成都科技大学、上海玻璃钢研究所、国防科技大学、武汉工业大学等近60     

煤矿立井玻璃钢复合材料罐道的研究

针对煤矿立井井筒装备腐蚀严重的现状，研究开发了一种新型的玻璃钢复合材料罐道，该罐道采用一种经改性后的具有抗静电、阻燃、耐磨损的玻璃钢，部分地取代了钢材。对这种罐道的耐腐蚀特性、耐磨损特性、玻璃钢与钢材层合面纵向抗剪性能等进行了研究。试验和分析表明，玻璃钢复合材料罐道中，玻璃钢与钢材能协调工作，其耐腐蚀性能满足煤矿井筒使用要求，耐腐蚀寿命与耐磨损寿命同步，均能达到30年以上。     

正交缠绕玻璃钢圆曲管平面弯曲的理论和实验研究

本文研究了纤维是弹性主方向、正交缠绕玻璃钢圆曲管的平面弯曲。该管的特点是正交异性、变厚度、无耦合效应。本文用能量法和环壳理论导出了该管平面弯曲时的应力、变形计算式,指出了它们的适用范围,给出了最大应力估算式,并用实验进行了验证,为产品结构设计和强度设计提供了理论依据。