基于断裂理论的竹纤维复合材料拉伸强度的尺寸效应研究

以重组竹为代表的竹纤维复合材料是具准脆性断裂特征的生物基纤维复合材料,强度值存在尺寸效应问题,影响其构件的设计理论。为研究重组竹的强度尤其是纵向拉伸强度的尺寸效应现象,进行了三点弯曲试验与直接拉伸试验测试材料的尺寸效应行为,并应用基于断裂理论的拉伸强度模型分析材料缺陷尺寸及尺寸效应的计算方法。试验结果表明,重组竹的拉伸强度存在明显的尺寸效应现象,而基于断裂理论的拉伸强度模型可计算不受尺寸效应限制的理论塑性拉伸强度,且该塑性拉伸强度考虑了材料表面的缺陷影响。因此,尺寸效应对重组竹纵向拉伸强度的影响可采用理论塑性拉伸强度与表面缺陷尺寸确定。     

玻纤／环氧层合板三点弯曲强度分布及其预测

本文应用概率和断裂力学，从体积微裂纹的研究出发探讨了复合材料的强度分布。进行了加载方向垂直和平行于纤维所在面的三点弯曲破坏试验。拟合检验了玻纤／环氧层合反在三点弯曲时的强度遵循σｕ＝０的Ｗｅｉｂｕｌｌ分布，并估计了分布参数。给出了试样的平均强度、体积和强度分布参数间的关系。预测了不同体积试样的强度。     

纤维缠绕CFRP圆管强度特性分析及试验研究

首先,本文采用各向异性弹性力学的方法,结合复合材料层合理论,研究了纤维缠绕层合圆管的应力分析和变形分析方法;其次,分析了由碳纤维复合材料(CFRP)构成的圆管的强度;而后,对纤维缠绕成型的两种尺寸的CFRP圆管进行压缩和拉伸实验,着重研究了CFRP圆管在这两种受力状态下直至破坏的应力-应变关系、极限强度以及材料宏观破坏模式.     

基于拉伸强度的聚氨酯使用寿命预测

通过聚氨酯进行实验室加速老化实验,研究了聚氨酯的拉伸强度随老化时间的变化规律,得到了该材料在热空气中老化的拉伸强度随老化时间的变化数学关系式,依据实验得到的老化动力学参数,对聚氨酯以拉伸强度为指标进行了寿命预测。结果表明,在不同温度下,聚氨酯的拉伸强度(σ)与老化时间(t)的数学表达式为:σ=20.31exp(-1.65×10-3t0.68),预测在25℃下该聚氨酯的使用寿命为19.7a。     

基于拉伸强度的特种氯丁橡胶使用寿命预测

通过对特种氯丁橡胶在热空气中进行实验室加速老化实验,研究了特种氯丁橡胶的拉伸强度随老化时间的变化规律,得到了该材料在热空气中老化的拉伸强度随老化时间的变化的数学关系式,依据实验得到的老化动力学参数,对特种氯丁橡胶以拉伸强度为指标进行了寿命预测。研究结果表明,在不同温度下,橡胶的拉伸强度(σ)与老化时间(t)的数学表达式为:σ=19.5exp(-3.312×10-4t0.79),预测在25℃下该氯丁橡胶的使用寿命为44.6a。     

预氧化处理对反应烧结碳化硅微观结构和弯曲强度的影响

本文提出了一种简单有效的预氧化处理方法,用来强化反应烧结碳化硅(RBSC),研究了800~1 300 ℃预氧化处理对其微观结构和力学性能的影响,探究了含不同尺寸压痕裂纹的材料在氧化前后残余弯曲强度的变化规律。结果表明,随着氧化温度的升高,RBSC的室温强度和Weibull模数均存在先下降后上升,然后再下降的趋势,主要原因是不同温度氧化后的RBSC表面形貌不同。在1 200 ℃下预氧化2 h,RBSC的弯曲强度和Weibull模数都明显变大,强度提升了19.9%,Weibull模数由7.3提升到11.8。然而,800 ℃低温氧化不完全和1 300 ℃高温氧化反应过于强烈均会导致弯曲强度和Weibull模数下降。在最优氧化条件(1 200 ℃氧化2 h)下,含压痕裂纹(载荷20 N)的RBSC试样的残余弯曲强度在氧化后由201.1 MPa提高到324.2 MPa,强化机理是高温氧化生成的SiO₂能够消除材料表面缺陷和微裂纹。     

复合理论预测国产碳纤维复合材料筋拉伸强度的离散性研究

采用经典复合材料混合率公式[σ]=σfVf+σm(1-Vf)预测国产碳纤维复合材料(CFRP)筋拉伸强度与实测值存在较大误差。本文通过大量实验分析,分别研究复合材料界面粘结性不同,碳纤维、树脂力学性能、体积含量不同,以及复合材料宏观尺寸、形貌差异等对国产CFRP筋拉伸强度及其预测值的离散性影响规律,并对影响因素进行评价。综合试验数据,提出CFRP筋轴向拉伸强度混合率公式修正因子。     

测定陶瓷材料断裂韧性的压痕弯曲梁法的改进

考虑残余应力对压痕弯曲梁应力场强度的贡献后,对相应的K_(IC)表达式进行了修正。研究表明:在合适的压痕压制荷载范围内,弯曲梁强度σ_r与压痕裂纹深度的倒数平方根(1/a)~(1/2)之间存在线性关系;压痕处的残余应力效应可以用σ_(?)-(1/a)~(1/2)直线关系式中的强度修正项加以描述。高温下强度修正项的值随温度的升高而减小,说明残余应力在高温作用下得到了部分消除;退火处理也导致了强度修正项的减小。采用强度修正项后的K_(IC)计算公式,压痕弯曲梁法可望应用于各种温度下的K_(IC)测试;由σ_(?)(1/a)~(1/2)直线斜率求得的K_(IC)值不受残余应力影响。     

含缺陷陶瓷材料的强度

含缺陷材料强度不仅与缺陷的形状，尺寸有关，而且还与材料脆性相关的破坏发生区的大小有关。由此推导了含各种缺陷材料的强度方程，计算了不影响材料强度的临界缺陷尺寸。最后，用含有各种人工缺陷的Ｓｉ３Ｎ４试样进行了验证实验。     

复合材料圆管弯曲强度研究

对两组不同支距(100,200,300,400,500mm),在管芯加与不加塞子情况下的纤维增强复合材料圆管进行了弯曲试验。结果显示加与不加塞子,对圆管的弯曲强度的试验结果影响很大。对于所测试的玻璃纤维增强复合材料圆管,管芯不加塞子情况下的纤维增强复合材料圆管的弯曲强度约为加塞时的42%～60%,试验结果离散性较加塞时高出2%～4%。为探索一种合理的复合材料圆管弯曲性能的评价方法,本文对此现象进行了分析,建立了复合材料圆管弯曲强度模型,并采用修正的Hill平面应力准则给出了加与不加塞子情况下两者弯曲强度之间的关系。理论计算结果与测试值符合得很好,表明可以采用管芯加塞弯曲实验方法,再利用本文所建立的关系获得复合材料圆管较真实的弯曲强度。     

氧化锆陶瓷弯曲强度的尺寸效应

利用流延方法制备不同厚度的氧化锆陶瓷(3YSZ)片状试样,然后经过300℃脱脂,1520℃烧结,分别测试其抗弯强度及烧结密度,发现其抗弯强度与试样的厚度尺寸有关,随着试样的厚度减小,试样的抗弯强度不断增加,其弯曲弹性模量也增大,表明陶瓷材料厚度的减小,有利于试样内部气孔的排除,从而使材料强度得到提高.     

Microstructure, Microchemistry, and Flexural Strength of Mullite Ceramics

The microstructure of mullite ceramics hot-pressed and sintered at different temperatures was studied using transmission electron microscopy (TEM) with energy dispersive spectroscopy (EDS), scanning electron microscopy (SEM) with EDS, and electron probe microanalysis (EPMA). The specimens, consisting of stoichiometric mullite grains without glassy phase, are obtained by hot-pressing stoichiometric mullite powder at 1575°C for 1 h. Silica-rich glassy phases are observed using TEM at three-grain junctions of mullite grains in specimens heated at and above 1600°C. However, high-resolution transmission electron micrographs show no glassy phase at two-grain boundaries in all specimens. SEM with EDS analyses show that the average value of Al₂O₃ contents of mullite grains increases slightly with increasing temperature. These results are consistent with a published Al₂O₃–SiO₂ phase diagram. The flexural strength of mullite specimens at room temperature depends on their microstructure, such as the grain size and grain size distribution of mullite grains. The strength is high at room temperature and up to 1200°C, and it decreases at and above 1350°C, irrespective of the presence of the glassy phase.     

Experimental Method for a Dynamic Biaxial Flexural Strength Test of Thin Ceramic Substrates

A dynamic piston-on-three-ball experimental technique has been developed for a biaxial flexural strength test of thin ceramic substrates at high loading rates. Analytical modeling of the technique guided the experimental design and was used to judge the validity of experimental results. Thin ceramic substrates made of 1-mol%-Al₂O₃-doped 8-mol%-yttria-stabilized zirconia (8YSZ) were tested using this experimental technique, as well as its standard counterpart—the quasi-static piston-on-three-ball technique. Results show that the mean biaxial flexural strength increased from ∼322 to ∼465 MPa as the average loading rate was increased from quasi-static to dynamic (830 GPa/s) level.     

基于BPNN的陶瓷材料抗弯强度预测

误差反向传播神经网络具有能够正确逼近非线性映射关系的优点，将其运用到复相结构陶瓷材料抗弯强度预测当中，克服了陶瓷材料研究中单因素实验法不能正确反映抗弯强度与添加组分多因素之间复杂的非线性关系的弱点，通过抗弯强度预测和试验验证，该方法可行有效，为快捷、经济地开发研制新的陶瓷材料提供新的思路和有效手段。     

纤维增强塑料弯曲强度测量不确定度评定

基于GB/T 1449–2005和JJF l059–1999标准,对影响纤维增强塑料弯曲强度的各个因素进行分析,通过对各不确定度分量的计算,给出了扩展不确定度以及分析结果,在置信概率为95%的条件下,当弯曲强度为368.96 MPa时,扩展不确定度为9.82 MPa(k=2)。     

高抗冲高刚性EPDM改性聚丙烯的研究

加入超细改性无机刚性粒子提高三元乙丙橡胶(EPDM)的硬度，再与聚丙烯(PP)进行共混。研究了超细改性无机刚性粒子用量对EPDM硬度及流动性的影响，比较了PP与不同硬度EPDM的共混物在力学性能上的差异。结果表明：随着EPDM硬度的增加，共混物不仅韧性提高，弯曲模量也大幅度上升。选择合适的硬度，可制得高抗冲高刚性的EPDM改性PP共混材料。     

微组装基板材料的孔隙率与其抗折强度关系的研究

在玻璃陶瓷基板材料中加入PS有机球能有效地降低基板的介电常数,但同时影响基板的抗折强度。通过建立空心球力学模型,得到基板材料的有效体积模量和有效杨氏模量的表达式,从而推导出表达闭合孔孔隙率与抗折强度之间关系的公式。该公式与实验结果符合较好。     

Influence of Surface Conditioning Protocols on Glass-Fiber Post Adhesion Performance After Aging and Flexural Strength

The effect of surface-conditioning of fiber-posts on the flexural strength of the post and on the adhesion between the root dentin and cement and between the fiber-post and the composite core were assessed. The fiber-posts were subjected to cleaning with alcohol (AL), treatment with AL + silane (SIL), sandblasting with Al₂O₃ particles + SIL, H₂O₂ etching + SIL, hydrofluoric acid etching + SIL, and H₃PO₄ etching + SIL. For comparison, another group of specimens was left unconditioned (control group). The conditioned fiber-posts were cemented to bovine roots, and standardized cylindrical resin cores were fabricated. The specimens were subjected to 10⁶ mechanical pulses and then sectioned perpendicular to the long axis of the root. Push-out tests were conducted on the sliced root sections, and microtensile testing was applied to the trimmed sliced core sections. The posts were also subjected to three-point bending tests. The surface-conditioning did not have any significant effect on the push-out strength. However, silanization increased the microtensile strength at the resin core. Sandblasting significantly decreased the flexural strength as compared to other surface treatments. Our study indicates that post surface-conditioning did not improve the post retention in the root canal, although silanization enhanced the adhesion to the core resin. Sandblasting with 125-µm alumina particles should be avoided.     

添加剂对钢渣微晶玻璃抗弯强度及颜色的影响

介绍了在微晶玻璃中引入添加剂后对其性能以及颜色的影响.实验结果表明:随着ZrO2引入量的增加,抗弯强度先是增大然后又有所下降,ZrO2的最佳引入量为1%.通过引入不同的着色剂可以制得不同颜色的微晶玻璃.     

制备工艺对金属结合剂胎体抗弯强度的影响

本文以铁基和铜基结合剂为原材料,研究其在不同的球磨时间和烧结温度下抗弯强度的变化。实验结果表明:球磨时间和烧结温度对铁基和铜基结合剂胎体的抗弯强度有很大的影响。对于铁基和铜基结合剂,当球磨时间为30 h时、烧结温度分别为760℃和720℃时,样品的最大抗弯强度值分别为457 MPa和644 MPa。