单向板横向拉伸断口的分形研究

本文用分形理论对单向板在横向拉伸情况下的断口分形曲面进行了研究,并用高维分形的降维方法,导出了纤维在基体内按两种正六角形列阵排列的单向板在横向破坏时分别沿基体内和沿纤维与基体之间粘接面断裂的四种破坏模型的断口分形曲面的分形维数。     

无机粒子填充高分子复合材料断口的分形特征及其测定方法

无机粒子填充高分子复合材料的断口具有有限层次的分形结构。对比分析了测算无机粒子填充高分子复合材料断口分形维数的方法,并讨论了影响断口分形维数的因素以及断口分形维数与复合材料力学性能之间的关系。     

基于分形理论的增塑剂DOP用量对PNBR/PVC共混物拉伸断面影响研究

研究增塑剂DOP用量对粉末丁腈橡胶(PNBR)/PVC共混型热塑性弹性体拉伸断面分形维数及物理性能的影响.结果表明,PNBR/PVC共混物的拉伸断面在一定的尺度范围内具有分形结构特征;随着增塑剂DOP用量的增大,拉伸断面的分形维数增大,共混物的拉伸强度和硬度减小、拉断伸长率增大、最大转矩和平衡转矩减小.拉伸断面的分形维数可在某种程度上反映材料的物理性能.     

NEPE推进剂的细观力学性能研究

采用原位拉伸扫描电镜技术对NEPE推进剂的单轴拉伸破坏过程进行了研究.结果表明,固体粒子与黏合剂基体的脱湿是破坏的主要因素.采用数字图像分析方法对此破坏过程进行定量化研究,对图像的分形维数进行了计算,发现随着拉伸破坏过程的进行,分形维数逐渐增大.采用此方法计算的细观结构分形维数可以作为研究NEPE推进剂细观损伤演化的定量指标.     

基于分形维数对纳米二氧化硅颗粒分散性的量化表征研究

开发了一种基于分形维数来表征纳米颗粒团聚行为的方法，通过对纳米SiO₂颗粒的透射电子显微镜的图片进行分析，并借助冷冻切片技术对硅橡胶中的SiO₂分布状态进行观测和分形维数的计算，探究了分形维数与吸油值、表面羟基数、力学性能等的关系。结果表明：纳米颗粒的团聚程度越大其分形维数越大；通过对纳米SiO₂补强硅橡胶的超薄切片的分形维数的计算可知，在聚合物中的纳米颗粒的团聚也呈现相同的规律，即分形维数越大团聚程度越大；此外，分形维数越大，纳米SiO₂的吸油值越小，表面羟基数越少，硅橡胶片的拉伸强度、撕裂强度及邵尔A硬度则越大。     

高强度HPVC板材及其断裂分形研究

研究了经硅烷偶联剂处理碳纤维填充增强HPVC板材的力学性能,测量、分析了拉伸断裂面的分形维数,详细论述了数盒子法计算分形维数的原理和计算机的模拟过程。结果表明:经硅烷偶联剂KH550处理的碳纤维能与HPVC牢固地结合,当碳纤维填充量小于30%时,随着碳纤维加入量增多样条的拉伸强度增大;材料拉伸强度与断面视图的分形维数呈正线性关系。     

分形理论在PVC／粉末NBR共混研究中的应用

采用分形理论研究了PVC／粉末NBR弹性体共混界面中粉末NBR用量、共混界面的分形维数、材料的力学性能之间的关系，提出用分形维数来定量描述共混界面的几何特征。并发现PVC／粉末NBR共混界面的分形维数与材料的力学性能间变化关系一致，当粉末NBR用量达到2份时，分形维数和材料的拉伸强度均达到最大值，分别为1．87和15．8mPa。当粉末NBR用量超过29份时，分形维数及材料的力学性能也随之降低。     

利用分形对无机粒子/高聚物体系分散效果的评定

利用分形的特点，通过自建模型，对原位气泡拉伸法制备的高聚物复合材料的分散效果进行定量分析。实验结果表明，分形维数为0．6～1．3时，颗粒的分散比较均匀，在一定范围内，分形维数越小，分散效果越好。     

锂电池隔膜微观形貌分形分维对比研究

应用像素点覆盖和投影法求算不同工艺条件下电池隔膜微观形貌的分形维数,分析两种算法的各自优缺点,并探索各自与隔膜透气、孔径之间的关系.结果表明,像素点覆盖求算法求得的断口分形维数为2.3280～2.3776,相关系数0.9683～0.9792,求算精确度高,数值变化区间小;投影求算法求得的断口分形维数为2.6560～2....     

高强度HPVC材板及其断裂分形的研究

对经硅烷偶联剂处理的碳纤维填充增强HPVc板材的力学性能进行研究,并对拉伸断裂断面的分形维数进行测量分析,详细论述了数盒子法计算分形维数的原理和计算机的模拟过程。结果表明,板材拉伸强度达到100MPa以上,冲击强度为25kJ／m^2,材料拉伸强度与断面视图的分维数呈正线性关系。     

变刚度铺放改善单钉双剪螺栓连接拉伸强度

沿最大主应力方向的变刚度铺放可有效提高复合材料构件的强度。以与孔周围设定区域内,单元格上流场速度矢方向与有限元得到的最大主应力方向之间的差异最小为优化目标,优化有势流场构造参数,从而得到优化的变刚度铺层轨迹。该方法得到的变刚度铺层能最大程度地使纤维主方向与层合板在该点处的最大主应力方向一致。研究结果表明,变刚度铺放不仅可提高层合板的拉伸强度,还可使试件在达到极限载荷后的承载能力下降速度平缓,从而降低了发生瞬时性损坏的概率。     

砂的颗粒级配对SHCC抗拉性能的影响

本文研究了颗粒级配不同的同批次砂对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)抗拉性能的影响。在前期试验基础上,通过流动扩展度试验得到了具有最佳流动性的SHCC;通过对哑铃型试件进行单轴拉伸试验,获得采用不同颗粒级配砂配制的SHCC的应力-应变曲线。结果表明,采用最大粒径为0.3mm的级配砂比最大粒径为0.6mm和1.18mm级配砂所配制出的SHCC能够更好地实现应变硬化和多点开裂,且极限拉应变可达5.8%左右。本文所得结论可为SHCC的科研和工程应用提供理论依据。     

多因素影响下FRP约束混凝土柱FRP有效极限拉应变研究进展

FRP侧向约束作用使混凝土柱处于三向受压状态,可提高混凝土柱的抗压强度和延性。FRP有效极限拉应变是确定FRP侧向约束力的关键参数,对FRP约束混凝土轴压峰值应力和峰值应变计算模型、应力-应变模型的建立至关重要,其影响因素众多。目前国内外研究者在FRP有效极限拉应变取值方面取得了一些有价值的研究成果,但得到的FRP有效应变系数离散性较大,考虑的影响因素不全面。基于现有研究成果,对FRP有效极限拉应变的影响因素进行了系统分析,指出了当前FRP有效极限拉应变研究存在的不足和未来需深入研究的方向。     

二维二轴单向编织铺层复合材料拉伸性能的研究

提出了一种新型的二维二轴单向编织结构,研究了编织角和纤维体积分数的变化对该种结构复合材料拉伸性能的影响,并结合编织结构的特点分析了试样在拉伸破坏过程中的裂纹扩展模式。结果表明,上述编织复合材料的拉伸强度随纤维体积分数的增加而增加,但编织角的小幅度变化对拉伸性能影响较小。受编织结构的影响,试样内部在拉伸载荷作用下形成了两种分布规律的裂缝,层内裂缝沿样品厚度方向延伸,相邻铺层内的裂缝没有构成连续的扩展;层间裂缝沿着层与层的接触面延伸,表现为层间分层效应。二维二轴单向编织铺层复合材料内部裂缝的扩展模式综合表现为由上下铺层逐层向中心铺层扩展。本文的研究结果对于该类结构材料的设计与应用具有一定的指导意义。     

Physical aging in particulate-filled composites with an amorphous glassy matrix

Physical aging was studied on particulate -filled glassy network polymers by means of mechanical -dilatational, differential scanning calorimetry (DSC) and density measurements on specimens that were aged at room temperature. The composites aged for 0.5 day fractured in a brittle manner at a constant ultimate stress, which is close to the tensile strength of the unfilled material, regardless of the filler content and the presence of a coupling agent. This type of mechanical behavior is caused by the compressive residual stresses that are present due to curing and differential thermal shrinkage. As aging takes place, the compressive residual stresses are relieved; as a result the ultimate tensile strengths of the composites decrease. The 120 -day -old untreated glass bead containing composites exhibited dilatation and yield in mechanical -dilatational testing. This type of behavior is described as “having no adhesion” between the filler and the matrix. The 120 -day -old composites with coupling agent -treated glass beads fractured at a tensile stress which is equal to 1/1.6 the tensile strength of the unfilled material. These materials did not exhibit dilatation and yield in mechanical -dilatational testing. Density and DSC data indicate densification and enthalpy relaxation upon again and support the hypothesis presented for the observed change in the mechanical -dilatational behavior.     

PA6/CaCO3复合材料的单边缺口拉伸断裂研究

研究了尼龙6(PA6)/CaCO3复合材料的单边缺口拉伸断裂。结果表明,PA6/CaCO3复合材料在拉伸速率为0.1～300 mm/min的缺口拉伸实验中,裂纹扩展均为脆性断裂。断口主要分为塑性屈服变形区和弹性变形区两部分。塑性屈服变形区形貌是以缺口根部为底边的圆弧型,弹性变形区将塑性屈服变形区包围在里面。塑性屈服变形区面积到达临界尺寸后,材料瞬间断裂。断裂后观察到的塑性屈服变形区面积即为在该实验条件下的裂纹源面积。随着拉伸速率增加,其裂纹源面积减小,而弹性变形区域增加,弹性储存能的储存速度增加,在其裂纹源面积较小的情况下即可发生瞬间脆断。     

碱性环境下不同基体材料GFRP筋的拉伸性能试验研究

玻璃纤维增强聚合物(Glass Fiber Reinforced Polymer,简称"GFRP")筋作为一种替代钢筋的新型建筑材料已在混凝土结构中开始使用,研究在模拟混凝土的碱性溶液中,不同基体材料的GFRP筋在90 d浸泡周期内的腐蚀机理、破坏机理及拉伸强度、弹性模量等拉伸力学性能的变化规律。试验结果表明:两种基体材料GFRP筋的典型破坏形式大致相同,均为丝束状炸开的脆性破坏;基体材料为不饱和聚酯树脂基的GFRP筋的拉伸强度会不断降低,弹性模量前期稍有增长,后期也不断降低,最终浸泡周期达到90 d时,其拉伸强度和弹性模量的衰减均低于标准的最低要求;基体材料为乙烯基酯树脂的GFRP筋的拉伸强度会不断降低,但衰减速率要低于基体材料为不饱和聚酯树脂的GFRP筋,而弹性模量变化并不明显,最终浸泡周期达到90 d时,抗拉强度和弹性模量均满足标准规定的最低要求。     

Electrical conductivity and mechanical performance of multiwalled CNT‐filled polyvinyl chloride composites subjected to tensile load

This article reports a study on the strain‐sensitive conductivity (tensoresistivity) and mechanical properties of polyvinyl chloride/multiwalled carbon nanotube (PVC/MWCNT) composites subjected to tensile loading at different strain rates for potential use in sensor‐enabled geosynthetics and other applications involving electrically conductive polymer composites. Results indicate that adding 0.5 wt % MWCNT to the composite results in 57% reduction in its ultimate (failure) strain and a fivefold increase in its tensile modulus while leaving its ultimate strength almost unchanged. Laser scanning confocal microscopy is used to investigate the microscopic failure mechanism of the composite and how it contributes to the strain‐sensitive conductivity of the composites. It is observed that tensile fractures are initiated from inside the largest bundles between 18% and 36% strain and continue through further fractal‐like fracturing in smaller bundles. Gauge factors (e.g., 3.17) comparable to or exceeding those of typical strain gauges are obtained for the composite, indicating its strong potential for structural performance monitoring and damage detection applications. © 2016 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2016 , 133, 43665.     

Residual stresses in polymers. II. Their effect on mechanical behavior

The distribution of density and tensile properties in quenched modified poly(phenylene oxide) specimens was investigated. Quenching was carried out from temperature level above T_g to below T_g temperatures. Simultaneous to buildup of residual stresses, profiles of density and tensile properties were observed. The profiles were obtained using the layer removal technique, which was found not to affect the measured properties. Quenching of the material results in a steep density gradient in the surface layers. Correspondingly, the tensile modulus increases significantly from the surface to the inner layers and so are also the ultimate tensile properties. This behavior could be accounted for neither by the conventional packing volume approach nor by superposition of internal and external stresses. However, observations of the fracture surfaces are very supportive and indicate that the fracture initiation sites are influenced by the residual stresses. Hence, the mechanical behavior is strongly affected by both density and residual stresses profile. Density is the controlling factor in determining the elastic properties whereas residual stresses determine the ultimate strength and fracture mechanism.     

螺栓连接对二维机织物增强复合材料拉伸性能影响的实验研究

本文主要通过对单搭接螺栓连接的二维机织物增强层合板拉伸实验的分析，讨论了螺栓连接的物理参数，织物组织结构等因素对层合板强度，断裂方式等方面的影响。