层合纤维增强复合材料非线性弹性本构关系研究进展

本文回顾了近几十年来层合纤维增强复合材料非线性弹性本构关系的研究进展情况。     

单向玻璃纤维增强树脂拉伸冲击本构关系的实验研究

复合材料冲击时拉、压性能和静荷时一样是明显不同的。为此,我们进行了三种复合材料的拉伸冲击试验,分析了实验的现象和结果。特别强调了试件制备中的一些问题。     

非线性本构关系的确立及其工程设计应用

通过调研论证和实验研究，确立了适合我国玻纤复合材料工程设计的非线性本构方程。重点研究修正了Ｈａｈｎ－Ｔｓａｉ和Ｊｏｎｅｓ－Ｎｅｌｓｏｎ两个非线性本构模型。改进了Ｊｏｎｅｓ－Ｎｅｌｓｏｎ模型的参数确定方法；并采用应力叠加原理对该模型进行了合理有效的扩充。提出了双轴硬化系数的概念并加以表达式定量，研究表明，玻纤复合材料只存在双轴硬化现象。完成了玻纤复合树科层合板在复杂载荷下直到ＦＰＦ（第一层破坏）发生时的非线性响应和刚度分析的全过程。单向偏轴拉伸实验，单向板和层合板的平面双轴实验证明，所确立的非线性本构关系是可行的，所提出的工程计算方法是精确实用的。     

一种新形式非线性钢纤维混凝土本构关系

通过对钢纤维体积率分别为0%、0.75%、1.5%、3%、4.5%、6%的钢纤维混凝土材料准静态力学性能试验,得到同一应变率下,不同钢纤维含量钢纤维混凝土的应力-应变关系曲线。基于唯象学理论并由试验结果可知:随着纤维含量的增加,钢纤维混凝土材料的峰值应变、峰值应力都随之提高,达到峰值应力后出现应力的应变软化现象。以此试验结果为基础,提出了一种依赖于应变和钢纤维相关函数的新形式非线性本构关系,并通过对试验曲线的三步逐次最小二乘优选模拟,得到了相应的材料参数。结果表明,该本构关系对试验数据的模拟效果较好。     

温度对纤维增强塑料筋本构关系影响研究

为研究温度对纤维增强塑料筋本构关系的影响,对直径8玄武岩增强塑料(BFRP)筋和玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋恒温20～120℃后进行纵向拉伸试验,得出其本构关系随温度的变化规律曲线。通过分析BFRP和GFRP筋受拉后变形的特征以及本构关系的变化曲线,用回归分析法得出BFRP和GFRP筋弹性模量在不同温度范围内的变化规律。结果表明:在BFRP与GFRP筋破坏之前,两者应力与应变曲线均呈现线性的增长趋势,无相对明显的屈服阶段。随恒温温度的增加,BFRP筋拉伸弹性模量呈现递增趋势,增长幅度达到5. 4%;恒温温度在20～100℃范围内,GFRP筋拉伸弹性模量出现增加的趋势,在100～120℃范围内呈现递减的变化规律,变化幅度达到13. 9%,GFRP筋弹性模量受温度影响较BFRP敏感。     

纤维增强塑料板在日本砼结构加固工程中的应用

介绍日本纤维增强塑料(FRP)的基本性能和FRP板用于砼梁、柱和隧道衬砌方面的加固应用情况,简要讨论了该类结构的基本破坏模式,旨在推动FRP在我国砼结构加固工程上的应用。     

芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料测试方法研究

芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料由于其优良的力学性能,在航空航天、军事及个体防护装备等领域中应用广泛,因此采用合理的手段准确测试出芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料的力学性能变得十分重要.本文对芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料的拉伸性能、弯曲性能、压缩性能以及层间剪切性能进行测定,采用正交试验的方法,通过控制不同的测试条件(例如试验速度、...     

基于非线性本构关系的有限元计算复合材料层合板的强度

复合材料的桥联模型本构理论考虑了基体材料的非线性特性.本文根据联模型理论编制出用户自定义材料库程序,与有限元软件ABAQUS实现接口,以方便地分析计算复合材料层合板结构的非线性响应与极限强度问题.在限元计算中荷载采用逐步加载的方式施加,最终得到复合材料层合板极限坏时的内力包罗图和应力应变曲线.有限元模拟的结果与桥联模型解析解结果吻合得很好,并且与实验结果相一致.     

非线性本构关系的确立及莫工程设计应用（续）

非线性本构关系的确立及莫工程设计应用（续）袁龙江（天津城市建设学院３００３８１）ＴＨＥＥＳＴＡＢＬＩＳＨＭＥＮＴＯＦＮＯＮＬＩＮＥＡＲＣＯＮＳＴＩＴＵＴＩＶＥＲＥＬＡＴＩＯＮＳＨＩＰＡＮＤＩＴＳＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＩＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤＥＳＩ...     

未反应炸药本构关系

介绍了未反应炸药的本构方程表达式,几种试验方法和新的方案设想。     

颗粒形状为任意的多相颗粒增强复合材料有效本构关系

引进夹杂形状函数（ISF）来描述夹杂的形状与大小,假设夹杂与基体之间完全接触,通过弹性力学的方法与等效夹杂法求解夹杂（颗粒）形状为任意的多相颗粒增强复合材料的有效本构张量,并利用Maple编程计算对其进行数值验证,从而为求解夹杂形状为各向异性的多相颗粒增强复合材料的有效弹性张量提供一种方法,具有很强的应用价值。     

未反应炸药本构关系

介绍了未反应炸药的本构方程表达式,几种试验方法和新的方案设想。     

铁电陶瓷非线性本构行为的实验研究进展

由于铁电陶瓷优越的力电耦合性能,使其作为一种重要的功能材料被广泛应用于许多领域.它的非线性本构行为引起了研究者的广泛关注.本文首先介绍了铁电陶瓷非线性本构行为的一般特点及其微观物理机制.在此基础上,详细介绍了铁电陶瓷非线性本构行为的实验进展.最后,简要介绍了铁电陶瓷非线性本构实验的发展趋势.     

单向纤维增强SiC基复合材料界面微结构的研究

采用先驱体浸流法制备了３种不同纤维增强的ＳｉＣ基复合材料,观察,分析了材料的微观结构,界面成分以及相应的材料性能。研究发现：在制备过程中Ｓｉ和Ｏ会逐渐从基体扩散到纤维中,并导致纤维劣的化,Ｍ４０ＪＢ碳纤维受损最严重,所制备材料性能最差;采用Ｈｉ－Ｎｉｃａｌｏｎ纤维增强的ＳｉＣ基复合材料具有最佳的性能,单向板弯曲强度达到７０３．６ＭＰａ,断裂韧性达到２３．１ＭＰａ．ｍ＾１／２。     

单向纤维增强复合材料的基体微裂纹及其影响

本文根据单向纤维增强复合材料的破坏机理,提出了一个基体损伤微观力学模型,利用修正的剪切滞止方法和有限元法研究了复合材料基体损伤后的应力分布和应力集中情况,分析了纤维阻裂和刚度下降机理。结论与实验结果相一致。     

涤纶高密双轴向经编增强PVC膜材粘弹性本构关系

对涤纶高密双轴向经编增强PVC膜材开展蠕变和应力松弛试验,探究拉伸速率和初始应力水平对材料粘弹性行为的作用规律,得到了松弛模量和蠕变柔量并绘制了其随时间变化的曲线。试验结果表明:涤纶高密双轴向经编增强PVC膜材存在典型的粘弹性行为;膜材在试验时长内已达到稳态松弛阶段;应力水平对PVC膜材的静态粘弹性有显著影响,尤其是蠕变现象随着初始应力水平的增大而出现堆积,而拉伸速率对试样的应力松弛行为起一定作用,但并不明显。通过比较可知,运用金属材料的时效蠕变与时效应力松弛关系原理推导的涤纶高密双轴向经编增强PVC膜材的蠕变和应力松弛长期转化关系式与试验结果存在偏差。     

玄武岩纤维布与木材粘结-滑移本构关系的试验研究

FRP-木材界面的粘结滑移关系是外贴纤维增强聚合物加固木结构受力分析的基础.对18块贴玄武岩纤维布试件的粘结性能进行试验研究,考察了贴布层数和BFRP粘结长度对粘结性能的影响,分析了BFRP应变和局部粘结剪应力发展及分布规律,计算得到局部粘结应力.滑移关系曲线.通过对试验结果的统计回归分析,基于Popovics模型提出了福杉顺纹方向的局部粘结应力-滑移本构关系模型,该模型与试验结果吻合较好,对于实际加固工程应用和相应规范的完善具有参考价值.     

橡胶材料非线性高弹-粘弹性本构模型

本文提出的修正Zener模型,即以非线性弹簧与粘壶代替原来的线性弹簧与粘壶,得到一种适合橡胶材料在单轴作用下的非线性高弹-粘弹性本构模型。该模型可同时描述加载、卸载及应力松弛行为。模型将应力分解为弹性应力与粘性应力。弹性应力由Yeoh高弹性模型得到;粘性应力由加载及卸载过程的瞬时应力通过积分变换得到。此外考虑到应力松弛的作用,因此将粘性应力分解成两部分：一是在加载、卸载过程所用时间内由应变的改变所导致的粘性力;二是在该时间内由应力松弛所产生的反作用力。最后,将实验结果与该模型的计算结果进行对比,结果表明计算结果与实验结果具有良好的一致性,说明该本构模型可靠、合理。