冷却方式对纤维增强复合材料疲劳寿命的影响

分别在自然冷却和风扇冷却条件下进行了两组某纤维增强复合材料的拉-拉疲劳性能试验，并对试验数据进行了比较和分析。结果表明，自然冷却时，由于加载频率过高而引起试验材料工作部分过热，使其疲劳寿命明显比采用风扇冷却时测试出的值偏低。因此，对采用较高加载频率或对温度较为敏感的纤维增强复合材料，在工程应用中，建议采用吹风散热装置，以延长该类材料制品的使用寿命。     

聚酰亚胺纤维增强树脂基复合材料的研究

以聚酰亚胺纤维为增强体,环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯和聚酰亚胺树脂为基体,通过模压成型法制备了4种聚酰亚胺纤维增强的树脂基复合材料。研究了4种基体树脂低聚物的固化行为和流变性能,并表征了4种相应树脂基复合材料的热学、力学、介电性能以及纤维与树脂之间的界面性能。结果表明:4种基体树脂低聚物最低黏度都低于15Pa·s,显示了良好的成型工艺性,环氧树脂基复合材料的力学性能最好,弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度分别达到716MPa、54.9GPa和56.5MPa;聚酰亚胺树脂基复合材料的耐热等级最高,玻璃化转变温度大于300℃;氰酸酯树脂基复合材料的介电性能最优,介电常数在低频段低于3.3。     

湿热环境下纤维增强树脂基复合材料疲劳性能研究进展

纤维增强树脂基复合材料在航空航天航海等领域受到广泛应用,湿热环境下长时间循环载荷的作用是复合材料结构设计必须面对的问题,对复合材料结构的强度和刚度有显著的影响.本文首先简要介绍复合材料的水分扩散机理,阐述湿热环境对其力学性能的退化机制.然后着重介绍了湿热环境下纤维增强树脂基复合材料疲劳性能的研究进展,梳理了影响纤维增强...     

石英纤维增强聚酰亚胺蜂窝的研究

研究聚酰亚胺胶粘剂的结构与性能,蜂窝复合材料的高低温压缩性能。结果表明:聚酰亚胺胶粘剂具有较高的高低温拉伸搭接剪切强度,室温和200℃的搭接剪切强度分别为24.64MPa和18.36MPa,满足蜂窝芯材的粘接性能;石英纤维增强的聚酰亚胺蜂窝复合材料400℃压缩强度和压缩模量分别为1.72MPa和27.22MPa。     

现代纤维增强复合材料疲劳理论进展

纤维增强复合材料作为一种高性能先进结构材料，已经广泛地应用于工程实践当中。复合材料的疲劳问题一直是科学领域的一个热点。针对近年来基于S-N曲线和累积损伤概念的复合材料疲劳理论进行了比较论述，分析了各疲劳模型的特点和存在的问题，展望了复合材料疲劳理论研究发展趋向。     

界面对树脂基复合材料拉-拉疲劳性能影响研究

采用正交试验的方法,通过改变基体树脂和增强材料的种类以及采用偶联剂对界面改性的方法,研究了界面对树脂基复合材料拉-拉疲劳性能的影响。结果表明:基体树脂和增强材料之间的匹配性对复合材料疲劳性能具有重大的影响。通过采用偶联剂对界面进行改性处理可以在一定程度上提高纤维增强复合材料的疲劳性能。     

纤维增强聚合物基复合材料的疲劳损伤模型

从微观离散分子力学出发,考虑力学化学的交互作用和材料微观组织的影响,建立了纤维增强聚合物基复合材料的力学化学分子链疲劳损伤模型在模型中引入表示基体树脂和界面分子链断裂数占材料分子链总数的比例Am和Al来描述基体断裂主导和界面断裂主导的损伤,给出剩余强度与疲劳过程中微观断裂机理、结构参数、物理化学参数和力学性能变化之间的关系与短玻璃纤维增强树脂基复合材料(SMC)的恒载荷疲劳实验结果比较,本模型预测的疲劳剩余强度与实验值吻合得比较好,     

3D-Cf/SiC复合材料在1500℃的拉-拉疲劳行为

在1500℃,10<'-4>Pa真空中,采用应力比0.1和0.5,频率60Hz和20Hz的正弦波对三维编织炭纤维增强碳化硅基复合材料(3D-C<,f>/SiC)进行了拉-拉疲劳实验,利用SEM和HRTEM分别观察了疲劳试样的断口形貌和热解炭界面相的微结构.结果表明:若取循环基数为10<'6>次,当应力比为0.1时,20...     

三维机织复合材料在拉压循环载荷下的疲劳性能

为研究三维机织复合材料在拉伸-压缩循环载荷下的疲劳性能,对材料进行了应力比R=-1的疲劳试验。在不同的载荷水平下,分别进行了纬向和经向两类拉压疲劳试验。试验获得了试样在疲劳载荷下的滞回曲线和全过程中剩余刚度比随寿命的变化曲线。结果表明,在拉伸-压缩循环载荷下,三维机织复合材料的疲劳损伤过程主要包含3个阶段,分别发生基体破坏、纱线横向裂纹扩展和纱线的最终断裂。基体的破碎和开胶、垂直于载荷方向排布的纱线撕裂和沿载荷方向排布的纱线断裂是试样内部的主要失效模式。试验还获得了纬向和经向拉压疲劳的拟合S-N曲线,可应用于工程中对该型材料进行疲劳寿命估算。该型材料的疲劳寿命在低应力区和高应力区均显示出较小的分散性,双对数坐标系下的拟合S-N曲线具有较好的线性度。     

3D-C_f/SiC复合材料在1500℃的拉-拉疲劳行为EI北大核心CSCD

在1500℃,10-4Pa真空中,采用应力比0.1和0.5,频率60Hz和20Hz的正弦波对三维编织炭纤维增强碳化硅基复合材料(3D-Cf/SiC)进行了拉-拉疲劳实验,利用SEM和HRTEM分别观察了疲劳试样的断口形貌和热解炭界面相的微结构。结果表明:若取循环基数为106次,当应力比为0.1时,20Hz和60Hz的疲劳极限分别是230MPa和240MPa,约为抗拉强度的88%和92%;当应力比为0.5时,60Hz的疲劳极限是230MPa,约为抗拉强度的88%。应力比低、加载频率高、循环周次多的断口粗糙度大,纤维(束)拔出较长。纳米尺度的热解炭界面相变形明显,由平直状变为卷曲状。     

超声冲击法提高焊接接头疲劳特性研究进展

焊接结构的失效以疲劳断裂为主,且焊接结构强度主要是由焊接接头的疲劳强度决定的。因此,改善焊接接头疲劳性能将显著提高焊接结构的整体性能。超声冲击处理是一种有效改善焊接接头疲劳性能的表面强化技术。研究表明,该技术通过改善焊接接头几何外形,细化表层晶粒及引入有益残余压应力可大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。综述了超声冲击处理对焊接接头疲劳性能影响的研究现状,分析了影响焊接接头疲劳性能的因素,总结了超声冲击改善焊接接头疲劳性能的结果,对目前研究过程中存在的问题进行探讨,最后展望了超声冲击表面纳米化技术的应用前景。     

玄武岩纤维布增强树脂基复合材料约束高温损伤混凝土轴压力学性能

对36个玄武岩纤维布增强树脂基复合材料（BFRP）约束加固的高温损伤混凝土圆柱体和15个不同高温损伤的对比试件进行了轴压试验。试验表明,BFRP侧向约束能显著改变混凝土圆柱体的破坏形态,提高混凝土圆柱体的轴压强度和变形能力。其中二层BFRP包裹的200℃、400℃、600℃和800℃高温损伤混凝土圆柱体的轴压强度分别提高了56%、82%、234%和250%,轴向变形分别提高了328%、198%、232%和136%。采用典型的纤维增强复合材料约束常温未损伤混凝土轴压强度和变形计算模型预测纤维增强复合材料约束高温损伤混凝土轴压极限强度和极限变形时存在较大的偏差。基于本文试验数据,确定了BFRP约束高温损伤混凝土极限应力和极限应变计算模型中与温度相关的参量,建议了适用于预测纤维增强复合材料约束高温损伤混凝土的极限应力计算模型和极限应变计算模型。     

瓦楞纸板结构疲劳损伤规律的探究

通过对瓦楞纸板结构的疲劳振动试验,对瓦楞纸板结构的疲劳性能进行初步探讨,获得了在一定频率条件下,施加不同载荷时瓦楞纸板结构的疲劳寿命,给出了相应的S-N曲线,提出了瓦楞纸板结构疲劳损伤数学模型。     

高强型聚酰亚胺纤维增强热塑性树脂基复合材料防弹性能研究

采用S35高强型聚酰亚胺(PI)纤维作为增强体，热塑性树脂作为基体，采用热压工艺制备了织物结构和正交单向无纬(UD)结构复合材料靶板，通过弹道极限速度测试和背部变形测试，研究了增强体结构和界面结合强度对PI纤维增强热塑性树脂基复合材料防弹性能的影响。结果表明：高强型聚酰亚胺纤维表现出了优异的防弹性能；UD结构靶板更适用于防铅芯弹；织物结构靶板更适用于防破片；当界面剥离强度由5.45N/cm提高到26.44N/cm时，剥离后界面处的纤维表面形貌的破坏程度逐渐增加。当侵彻体为5.6g铅芯弹时，随着界面剥离强度的提高，复合材料靶板的防弹性能呈现出先提高后降低的趋势；并且靶板的背部变形逐渐减小，进一步证明了界面结合强度对复合材料靶板防弹性能的影响。     

碳纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料MT300/KH420高温力学性能(I)——拉伸和层间剪切性能

研究了碳纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料MT300/KH420的高温力学性能, 重点揭示了MT300/KH420的[0°]₇、[0°]₁₄ 和[±45°/0°/90°/+45°/0°₂]_s层合板在常温~500 ℃的拉伸和层间剪切性能的变化规律。结果表明:在350 ℃以内,[0°]₇层合板拉伸强度随温度升高有所提高, 拉伸模量几乎不变, 在420 ℃时拉伸强度和模量均出现明显下降, 在500 ℃时分别保持在65%和83%以上, 表现出优异的高温拉伸性能。MT300/KH420的[0°]₁₄层合板层间剪切强度在常温~420 ℃随温度升高不断降低至52.8%, 在高温下呈现出黏弹效应, 且在420 ℃时最为明显。相比于单向层合板, [±45°/0°/90°/+45°/0°₂]_s多向层合板高温力学性能较为稳定, 且由纤维控制的纵向试件力学性能受温度影响较小。      

渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢超高周疲劳寿命预测

为了给渗碳合金钢提供一种有效可行的超高周疲劳寿命预测方法,在应力比为0和0.3两种情况下,对渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢展开疲劳试验研究.通过对试样断口的微观组织观测,发现渗碳层与基体材料中均有非金属夹杂的存在;通过对裂纹萌生位置和疲劳断口形貌的观察,将疲劳失效分为带有细晶粒区(Fine Granular Area,F...     

硅酸铝纤维增强铝基复合材料的疲劳断裂特征

采用压力铸造法, 制得Al₂O₃?SiO₂短纤维增强的铝合金复合材料, 对其弯曲疲劳性能进行了测试, 并详细观察了疲劳裂纹的形成及扩展方式。结果表明: Al₂O₃?SiO₂f/ ZL 108复合材料存在 多种疲劳源; 疲劳裂纹的扩展是通过主裂纹与裂尖前方孔洞的相互联接而进行的, 是不连续的, 沿着纤维及渣球密集的路径扩展; 疲劳过程中主裂纹的形成消耗了大部分的疲劳寿命, 一旦主裂纹形成就快速扩展瞬间断裂。该复合材料的断裂宏观上是脆性的, 但微观上显示出塑性的特征。     

纤维增强复合材料胶接结构疲劳特性研究进展

纤维增强复合材料胶接结构的疲劳特性与纤维、环氧树脂以及胶黏剂的特性紧密相关,为了开展复合材料胶接结构的疲劳性能研究,本文提出适用于复合材料胶接结构的疲劳分析方法,完成复合材料胶接结构的抗疲劳设计,从复合材料层压板、层间以及胶接界面等研究对象的疲劳特性分析方法入手,全面综述了国内外学者在复合材料结构、金属胶接结构以及复合材料胶接结构的疲劳特性及寿命预测方法等方面的研究进展.结果表明:采用S-N曲线拟合得到寿命预测模型对复合材料胶接结构进行寿命预测是行之有效的,以此为依据开发基于物理机制的有限元寿命预测模型可以对疲劳裂纹扩展及疲劳特性进行分析,对于层间损伤和界面损伤,多采用粘聚区模型进行模拟分析,可以为复合材料胶接结构的疲劳失效分析方法的建立提供指导.     

高强度钢超高周疲劳的研究进展

近年来,高速列车、汽车、航天器中的核心工程构件承受的疲劳循环已达108～1010周次甚至更高.目前的研究结果表明,高强钢材料在10 7周次以上的超高周疲劳阶段内仍会发生疲劳断裂,不存在传统的疲劳极限.因此,研究高强钢的超高周疲劳特性不仅有助于理解疲劳机理,而且有利于研究材料超高周疲劳设计及寿命评估方法.论述了高强钢超高周疲劳研究的背景和意义,介绍了近几年超高周疲劳的研究成果,包括S-N曲线的特征、裂纹萌生特征和扩展机理、断面上鱼眼形貌等,并给出了未来超高周疲劳的研究方向.