基于Lamb波的复合材料结构分层损伤扩展监测研究

分层损伤会严重削弱复合材料结构的强度和稳定性,对其进行监测和识别对保证结构安全具有重要意义。本文提出一种基于Lamb波和时频分析的方法,对复合材料结构中的分层损伤扩展进行在线连续监测。首先研究了Lamb波在含分层复合材料层合板中的传播特性,建立了Lamb波传播时间与分层长度之间的关系,为分层损伤扩展监测提供理论基础;然后采用小波变换对由压电传感元件激励和接收的Lamb波信号在时频域进行分析,测量出Lamb波在压电传感元件之间的传播时间用于确定分层长度等扩展情况。数值仿真和试验研究结果表明,随着分层长度的增加,Lamb波的传播时间逐渐延长,并与分层长度呈线性关系,可以通过小波变换提取的传播时间信息监测出分层的扩展,验证了所提出方法的可行性。     

单向帘线增强橡胶复合材料在疲劳过程中的温升

哈尔滨工业大学刘宇艳等人以单向帘线增强橡胶复合材料为研究对象 ,利用自行建立的疲劳试验系统 ,研究了周期载荷作用下橡胶复合材料表面温升的一般规律 ;讨论了实际热生成对材料疲劳行为的影响。为评价轮胎疲劳特性提供了有效的手段。《宇航材料工艺》 ,1 999,(5) :3 0单向帘线增强橡胶复合材料在疲劳过程中的温升     

橡胶复合材料疲劳损伤研究方法概述

介绍了撕裂能法、疲劳寿命曲线法和损伤力学方法在橡胶复合材料疲劳损伤研究中的应用。撕裂能法只能适用于特定的材料模型和载荷范围;采用疲劳寿命曲线法,只能通过获取大子样空间,运用概率统计的方法来处理,才能得到准确的疲劳特性和可靠寿命;研究层合的橡胶复合材料的疲劳损伤更具实际意义。     

单向碳纤维/环氧树脂复合材料疲劳裂纹扩展的研究

为了模拟单向碳纤维／环氧树脂复合材料在拉－拉疲劳实际工作条件下疲劳裂纹扩展的情况，利用单向碳纤维增强环氧树脂复合材料制成的拉伸试样（CTS），在应力强度因子比R为0.5的条件下，就加载频率、应力强度因子幅△κ对Ⅰ型裂纹的扩展速度及裂纹扩展机理的影响作了较系统的研究，为材料的安全可靠使用条件及作用周期提供参考依据。     

微缺陷风力机叶片复合材料的疲劳损伤及疲劳寿命研究

对含微缺陷叶片试件进行疲劳试验,利用红外热像技术监测试件表面温度变化,观测红外热像图变化,研究试件受力过程损伤演化及疲劳寿命,研究叶片试件疲劳试验中熵产和累积总熵随疲劳寿命的变化。结果发现,叶片试件表面温度变化有快速升温、平稳上升、急剧上升,分别约占整个疲劳寿命的10%、70%和20%。观察红外热像图有微缺陷位置最先出现明亮热源,温度急剧上升时热源范围随着时间的变化而增大。发现试件累积总熵产随疲劳寿命的变化规律同温度随疲劳寿命的变化相同;试件的累积总熵随疲劳寿命呈现非线性变化。通过试验计算得出叶片试件的疲劳断裂熵值是独立参数的固定值。基于热力学疲劳断裂熵作为失效准则,建立预测叶片复合材料疲劳寿命的新模型。     

橡胶层合复合材料的疲劳损伤

研究了 (± 20° )钢丝帘线 /橡胶复合材料在单级和两级拉伸循环载荷下疲劳损伤的累积规律。结果表明：在载荷控制的疲劳过程中,材料的周期最大应变发展曲线呈现明显的三阶段规律;疲劳寿命与最大应力近似呈对数线性关系。各级载荷下,周期最大应变发展曲线都具有线性稳定增长的第二阶段。两级加载实验初步证明 Palmgren－ Minner法则仅适用于第一级疲劳条件比第二级疲劳条件轻缓的情况。     

无规短纤维SMC复合材料中疲劳裂纹的扩展

一、引 言 本研究的目的在于进一步认识无规短纤维SMC复合材料系统在不同的周期疲劳加载方式下的疲劳裂纹传播问题。具体目的是:(1)研究断裂力学参数对SMC复合材料中疲劳裂纹增长问题的适用性;(2)获取这种材料中关于周期裂纹传播速率的定量数据和相关机理;(3)验证不同疲劳加载模式对裂纹增长速率的影响;(4)为进一步研究复合材料中疲劳裂纹增长力学提出合适的模型。 对缺口无规短纤维SMC-R50复合材料进     

含分层损伤的复合材料层压板后屈曲及低周疲劳分层扩展有限元模拟研究

基于Abaqus软件建立3D层压板有限元模型,采用虚拟裂纹扩展技术(Virtual Crack Closure Technology,简称VCCT)模拟分层界面。为接近真实物理模型,引入几何扰动。以含圆形分层区的层压板为研究对象,进行非线性后屈曲分层模拟。根据后屈曲分层扩展分析结果,以Paris模拟疲劳分层的萌生及扩展,研究复合材料低周疲劳特性。     

橡胶复合材料在循环载荷下的疲劳损伤特性

利用自行建立的疲劳试验系统，以单向聚酯帘线增强橡胶复合材料为对象，研究了循环载荷作用下影响橡胶复合材料疲劳性能的因素。结果表明，应力幅值和加载频率对橡胶复合材料疲劳性能影响较大，而平均应力影响较小。聚酯／橡胶复合材料的疲劳强化现象主要与组分材料本身的特性有关。     

陶瓷基复合材料疲劳损伤模拟与界面优化设计

本文从界面损伤模拟出发研究了陶瓷基复合材料(CMCs)的抗疲劳设计方法.以CMCs微观结构演变为切入点,在微观尺度建立复合材料各组分损伤机制的物理模型,然后集成到细观尺度的有限元分析之中,从而建立CMCs疲劳损伤的数值模拟方法,并对界面相组成、结构等因素影响疲劳性能的作用机制进行探究,以实现界面的抗疲劳设计.通过多尺度...     

基于疲劳损伤两段论的复合材料刚度降模型研究

本文在疲劳累积损伤模型和刚度降模型的基础上,根据疲劳损伤的两阶段理论,将复合材料的疲劳损伤划分为两个阶段,并用两种不同的函数分段描述疲劳损伤的过程,建立了疲劳损伤演化两阶段模型。利用试验数据,运用多元函数的最小二乘法,得到了模型中的各个参数的拟合值和层合板的S-N曲线。疲劳损伤演化两阶段模型计算数据与试验结果吻合较好。     

飞机复合材料阶梯式胶接结构的疲劳损伤与寿命

随着复合材料胶接技术在飞机主承力结构上的广泛应用,阶梯式胶接形式由于在实际工程过程中易于实现而成为复合材料结构修理和连接的主要形式。目前文献多集中于研究金属、复合材料以及两种材料混合的单搭接结构的疲劳性能,但对于具有高效载荷传递的阶梯式结构的疲劳耐久性研究较少,其疲劳失效机制尚需厘清。本文对多级阶梯复合材料胶接结构进行了拉伸疲劳试验研究,应力比为0. 1。在疲劳试验过程中观测了宏观裂纹的起始与扩展。根据试验数据拟合的S-N曲线,发现疲劳寿命随应力水平的增加而线性降低。在发现目视可见裂纹后至完全断裂,复合材料胶接结构仍具有10%的剩余寿命,说明当出现目视可见裂纹时,应及时维修或更换部件。从试样受力及破坏形式可知,复合材料胶接结构的剪切破坏是引起疲劳损伤的主要原因。通过阶梯状断口形貌分析,发现了内聚破坏、粘附破坏、基体开裂和分层四种典型破坏形式。     

碳纤维/PMI复合材料在湿热环境下的损伤扩展分析

运用三点弯曲试验研究和数值模拟的方法对新型材料碳纤维/PMI泡沫夹芯复合材料在高温湿热的弯曲性能以及损伤扩展进行了分析。研究结果表明：复合材料在高温湿热下的弯曲破坏载荷误差为9.13‰,预测了复合材料在湿热环境下的最大破坏载荷和破坏趋势。同时发现复合材料在湿热环境下的破坏机制：夹芯结构首先发生芯层压缩失效,然后才是剪切失效,结构最后的破坏是由剪切失效引起的,损伤扩展过程与试验保持一致。     

基于光纤布拉格光栅的复合材料振动性能研究与损伤监测

采用光纤布拉格光栅(FBG)对碳纤维增强复合材料(CFRP)的振动性能和损伤类型进行研究。采用落球击打碳纤维增强复合材料悬臂梁自由端,使复合材料悬臂梁产生谐振。通过测量复合材料悬臂梁的谐振频率,计算其阻尼损耗因子,得到无损伤碳纤维复合材料的振动性能。在此基础上,对碳纤维增强复合材料人为引入损伤,利用FBG测量其损伤状态下的谐振频率,依据谐振频率分析判断损伤类型。研究结果可对碳纤维增强复合材料的振动性能研究和损伤监测提供参考。     

橡胶压缩疲劳温升试验在螺杆泵定子橡胶研究中的应用

提出研究螺杆泵定子橡胶动态性能的试验方法，对静态试验及动态试验结果进行对比，并应用其试验对配方进行筛选，结果表明，橡胶压缩温升试验能较好地表征螺杆泵定子橡胶的动态性能，为橡胶定子孤研究提供了较为可靠的依据，并在实际应用中得以证实。     

疲劳/蠕变交互作用下塑木复合材料的断裂损伤

塑木复合材料在动态载荷作用下，其断裂损伤并非纯疲劳或纯蠕变作用的结果。利用交变载荷的试验方法，研究了在疲劳／蠕变交互作用下塑木复合材料的断裂损伤行为。结果表明，在交变载荷为破坏载荷的80％和60％时，其疲劳／蠕变断裂曲线为三段式曲线，即瞬时弹性变形阶段、延迟弹性变形阶段和加速断裂阶段；在交变载荷为破坏载荷的40％时，38h内其疲劳／蠕变曲线为两段式曲线。随着最大载荷保持时间的增加，塑木复合材料进入延迟弹性变形阶段越晚，弯曲挠度增加越快，断裂寿命降低。     

真三轴重复压裂裂缝扩展实时监测教学演示实验研究

诱导裂缝转向是重复压裂中一个重要的研究方向。多次压裂导致裂缝间的互相干扰和影响,实验结束后无法准确描述每次形成的裂缝形态。为解决这一问题,将声发射技术引入真三轴水力压裂实验过程中,不仅可以实时监测裂缝的扩展规律和形态,而且能有针对性的改变注入压裂方式形成转向裂缝。该实验对研究压裂过程中裂缝扩展和重复压裂过程中裂缝干扰和转向具有较强的支撑作用,同时可以可培养学生实践操作能力和压裂理论认识。     

断裂力学方法在橡胶复合材料疲劳研究中的应用

综述断裂力学方法在橡胶复合材料中的应用现状,着重介绍了撕裂能理论在预测疲劳裂纹增长速率以及预报疲劳寿命方面的应用。     

ABS/GF疲劳裂纹扩展的研究

通过对(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)/玻璃纤维(GF)复合材料疲劳裂纹扩展速度研究,得到ABS/GF复合材料在不同应力和振动频率下疲劳性能随GF填充量变化的趋势.结果表明,高频(0.85 Hz)低应力(0.8 kN)条件下,GF对裂纹的扩展具有阻滞作用,其中GF质量分数为20%时ABS/GF复合材料疲劳性能最好;低频(0.25 Hz)高应力(1.6 kN)条件下,试样疲劳性能最差,疲劳周次均在2000次以下,加入GF有利于裂纹的扩展.