纤维—基体界面脱粘能量释放率

研究一个纤维拔出界面脱粘断裂能量释放率分析的简单模型，给出纤维－基体界面断裂能ＧⅡ工程计算公式的推导过程，用有限元法检查了该公式的可靠性与适用范围，并提出一个修正表达式。     

SiC纤维增强复合材料基体裂纹偏移机理的有限元分析

运用基于能量的裂纹偏移准则, 分别建立了两相和三相复合材料基体裂纹偏移/ 穿透的轴对称有限元模型, 考察了纤维体积分数、描述材料特性弹性失配的Dundurs 参数α和相对裂纹扩展长度a_d / a_p 对相对能量释放率Gd / Gp 的影响。将两相复合材料的有限元结果与He 等人的结果进行对比, 进一步考察了三相复合材料界面层厚度和Dundurs 参数α₁ 和α₂ 对G_d / G_p 的影响。分别将碳涂层SiC 纤维增强复合材料SiC/ C/ Ti-6A1-4V 和碳涂层陶瓷基增强复合材料SiC/ C/ SiC 运用于有限元分析中, 结果表明, 所建立的模型能够准确地预测和比较基体裂纹偏移的机理。      

纤维─基体界面脱粘能量释放率

研究一个纤维拔出界面脱粘断裂能量释放率分析的简单模型，给出纤维－基体界面断裂能ＧⅡ工程计算公式的推导过程．用有限元法检查了该公式的可靠性与适用范围．并提出一个修正表达式     

纤维—基体脱粘的界面应力分析

本文建立了单纤维拔出时考虑纤维与基体间径向压应力及界面剪应力的简单模型，分析了纤维的轴向脱粘应力与界面剪应力纤维包埋长度的分布规律。     

单纤维拔出方法表征CFRP界面强度的研究

提出了单根碳纤维从环氧树脂基体中拔出的一种简易方法，在国内首次实现了用该方法表征碳纤维增强树脂基复合材料（ＣＦＲＰ）界面粘合性能的技术。     

复合材料层合板三维分层问题的断裂力学分析

对复合材料层板中椭圆分层的断裂力学问题进行了研究。根据层板平面剪切型分层和反平面剪切型分层尖端附近位移场、应力场与应力强度因子的关系,利用法向切片法,得到椭圆分层前缘应力强度因子与能量释放率的关系。结合由附加位移所确定的总位能,确定了能量释放率和应力强度因子沿分层前缘分布的表达形式。数值计算给出了二者随分层区形状、载荷以及各层厚度比等参数变化的分布情况。     

含面芯开裂损伤复合材料夹层板考虑几何非线性的能量释放率数值分析

基于一阶剪切变形理论,zig-zag变形假定和von Karman大挠度理论,提出了含不同形状面芯开裂损伤复合材料夹层板在受压缩载荷作用下的开裂前缘能量释放率研究的有限元分析方法,研究了在轴向应变作用下,具有面芯开裂损伤复合材料夹层板的分层断裂力学行为,并讨论了在大变形下几何非线性对能量释放率分布规律的影响。通过典型算例分析表明:具有面芯开裂损伤复合材料夹层板的分层前缘能量释放率的大小和分布规律与开裂面积、开裂形状和受载方向有关。     

纤维增强复合材料界面疲劳裂纹扩展的模拟研究

脱粘是纤维增强复合材料界面裂纹扩展的主要表现形式.基于剪切筒模型和常用的实验加载方式,研究了纤维增强复合材料中纤维与基体界面在拉-拉循环荷载作用下的裂纹扩展.借助描述疲劳裂纹扩展的Paris公式,得到了疲劳裂纹扩展速率、扩展长度以及界面上摩擦系数与加载次数的关系.在分析中,考虑了疲劳加载引起的脱粘界面的损伤及损伤分布的不均匀性,同时还考虑了材料的泊松效应.     

黄麻纤维束力学性能的尺寸和应变率效应

为了探究黄麻纤维束的尺寸效应和应变率敏感性,利用C43电子式万能试验机和CEAST 9340落锤试验冲击系统分别在静动载条件下对黄麻纤维束进行测试,获得了杨氏模量、强度、峰值应变和韧性随标距和应变率的变化关系静载试验在1/600s-1应变率条件下进行,测试了6组不同标距(25、50、100、150、200和300mm)的试件;动载试验以应变率为变量,在4组不同的应变率(40、80、120和160s-1)条件下进行了测试,试件标距均为25mm。测试结果表明:随着试件标距增大,杨氏模量初始增大,当标距大于100mm时趋于稳定;强度、峰值应变和韧性均减小。随着应变率增大,杨氏模量和强度均增大;峰值应变初始减小后趋于稳定;韧性先减小后增大。鉴于植物纤维束材料较大的性能离散性,采用Weibull分布对试验数据进行拟合,获得了黄麻纤维束强度在不同试验条件(标距和应变率)下的分布规律。     

A FRACTURE MODEL TO STUDY THE EFFECT OF SPECIMEN SIZE ON DYNAMIC ENERGY RELEASE RATES

The aim of this research was to simulate the ability of a material to transfer energy to the tip of a rapidly propagating crack when varying the specimen geometry and other factors. For this study, a distributed mass spring model was used which could be hosted on a Personal Computer (PC) of the type now available in most fracture laboratories to capture and process experimental data. The distributed mass spring model was chosen because it was easy to reconfigure for different studies. Also, it could produce the required data in the same format as more powerful FE models and at a quality not dramatically less than FE models. A most useful feature of the model was the good visibility of the fracture processes it was able to represent.     

钢丝与混凝土粘结拔出行为的试验与模拟

该文首先建立了钢丝从混凝土基材中拔出的试验方法,并试验测定了不同锚固长度的钢丝拉拔行为,获得了拉拔荷载与拔出端位移之间的定量关系。在此基础上,建立了基于细观力学分析的钢丝拔出模型。通过模型计算,获得了钢丝与混凝土之间的界面粘结参数,并计算分析了锚固长度、倾斜角度等因素对钢丝拔出行为、最大承载力的影响。试验与模型计算结果表明,钢丝在混凝土中的拔出行为可分为脱粘和拔出两个阶段。在脱粘阶段,钢丝与混凝土之间的粘结强度可视为常数;在拔出阶段,钢丝与混凝土之间的粘结强度随拔出位移首先快速减小,之后减小速率逐渐降低,并趋于恒定值。对相同养护龄期,钢丝锚固长度越长,钢丝极限拔出荷载越大,同时与最大拔出力相对应的拔出位移也逐渐增大。钢丝埋置深度和角度相同时,养护龄期越长,钢丝抗拔能力增强。钢丝拔出方向与锚固方向不一致时,钢丝拔出荷载将增大,钢丝拔出方向与埋入方向夹角越大,抗拔极限承载力越大。模型与实验结果对比表明,所建模型及其所获得的粘结参数可良好地预测不同锚固长度的钢丝从混凝土中的拔出行为。     

金属陶瓷功能梯度材料的颗粒界面断裂能量释放率与临界颗粒尺寸的研究

研究了功能梯度材料富陶瓷区金属颗粒界面断裂能量释放率。文中采用双层嵌套模型给出了金属颗粒界面的热应力与金属体积浓度的关系, 对于得到的每一梯度层中的颗粒界面热应力, 分析了颗粒界面断裂能量释放率,并研究了每一梯度层中金属颗粒的临界尺寸变化规律。      

克服纤维桥连对GIC影响的隔离层法

本文分析了纤维桥连产生的原因和它对Ⅰ型层间断裂韧性G_IC的影响,提出了一种克服纤维桥连的“隔离层”法,从试件铺层设计入手,力图将纤维嵌套的可能性减到最低.有限元计算结果表明,隔离层的引入并没有改变层间裂纹尖端的应力分布和应力集中,试件的弯曲刚度计算表明,当隔离层的铺层角取±10°～±20°时,可以使±θ隔离层带来的试件弯扭耦合效应降到最低.实验结果证明了这种方法的可行性.     

疲劳对铝基SiC纤维增强复合材料界面性能影响

采用单纤维碎断法(Fragmentation)及声发射技术研究了富SiO₂处理的SiC纤维增强铝基复合材料经一定疲劳载荷后的界面接合强度。发现疲劳与未疲劳状态对实验机刚度的测量影响极大, 这将直接影响纤维断裂强度的计算。采用直接溶出法测量经热压处理的纤维断裂强度,发现复合工艺对纤维的强度没有损耗,这与Clough关系的预测有巨大的差异。经一定周次疲劳后,纤维的临界长度增加,界面接合强度有所降低。      

GENERALIZED SIZE EFFECT EQUATION FOR QUASIBRITTLE MATERIALS

Abstract— Structures made of quasibrittle materials show a marked decrease in strength as their size increases; this is the well known size effect on strength. This contribution proposes a general formula to predict with great accuracy the size effect of pre-cracked specimens. Such a formula provides the basis to determine experimentally the fracture parameters of a cohesive crack model from the measurement of the peak load in specimens with an initial crack. The formula is applicable whenever the fracture of the material can be described by a cohesive crack model with initial linear softening, as is generally accepted for concrete. Experimental evidence is presented showing that the formula is reasonably accurate also for rock.     

界面性质对颗粒增强复合材料破坏模式影响的数值模拟分析

运用材料破坏过程分析M FPA2D 系统, 对颗粒增强复合材料的变形、损伤及破坏过程进行了数值模拟分析。主要分析了界面性质对破坏模式的影响。模拟结果表明, 增强颗粒与基体的界面对复合材料的宏观性能有很大影响。在理想界面条件下, 破坏模式以界面附近基体的破裂为主, 在非理想界面(且为弱界面) 条件下, 破坏模式以颗粒与基体的脱粘较为明显。      

偶联剂对玻璃纤维/环氧基复合材料界面介电性能的影响研究

本文研究了五种偶联剂对玻璃纤维浸润性能和玻璃纤维/环氧基复合材料界面介电性能的影响。结果表明,玻璃纤维经偶联剂处理后,其浸润活化能降低,与环氧树脂基体间的相容性及化学反应活性得到改善;因此赋予了玻璃纤维与环氧基体间以良好的界面粘结性能,从而提高了玻璃纤维/环氧基复合材料界面的介电性能。其提高的幅度大小与偶联剂的极性及化学结构有关。     

管线钢冲击吸收功测量的尺寸效应

对20钢、16Mn钢和X70钢不同宽度试样在-80～40℃范围内进行夏比冲击试验,研究了非标准尺寸试样冲击功与标准试样冲击功之间的关系,比较了大小试样韧脆转变温度的不同;把试验结果与ASTM标准、BS标准进行对比,不同尺寸试样的韧脆转变温度漂移程度相差很大。并对上平台冲击功的换算公式做了修正。