湿热环境对复合材料单向板拉伸性能的影响EI北大核心CSCD

湿热环境会导致复合材料层合结构力学性能下降。针对[90]16和[0]16复合材料单向板,在不同湿热环境处理后进行拉伸试验,对比分析其拉伸性能退化情况,通过断口形貌及微观形貌分析阐述其退化机理。结果表明,干燥环境下,复合材料单向板中的环氧树脂基体在高温下发生后固化,[90]16单向板拉伸强度随环境温度升高而增加,[0]16单向板拉伸强度随环境温度上升基本不发生变化; 85%RH下,单向板纤维-基体界面上产生湿应力与热应力,[90]16和[0]16单向板拉伸强度均随环境温度升高而下降; 70℃水浴中,单向板的基体树脂与纤维-基体界面均发生严重损伤,[90]16和[0]16单向板拉伸强度严重下降。     

缝合复合材料可用性——一般层合板的基本性能

通过试验研究了缝合T300帘子布/QY9512常用层合板的拉伸和压缩性能,考察了缝合方向、铺层顺序和环境因素对层合板拉、压性能的影响,得到了3种常用层合板及其孔板的拉伸、压缩强度与模量。研究结构表明:缝合与缝合方向对常用层合板的拉伸强度与模量的影响不大;不同铺层顺序层合板的拉伸强度和模量受缝合与缝合方向的影响程度不同。缝合方向与铺层形式对孔板的缝合效果均有影响,层合板的最佳缝合方向随铺层形式不同而发生变化。缝合对层合板湿热状态下压缩性能的影响与铺层顺序有很大关系。缝合使含孔层合板的干态常温压缩强度明显提高,使湿热时的强度明显降低。      

基于单向拉伸的glare板力学性能测试

目的 研究使用新方法制造小型大曲率glare板零件的可能性。方法 通过使用传统的模具来充液成形/普通拉深成形含有半固化玻璃纤维预浸料的glare板,成形后再进行固化。在室温下,使用单向拉伸方法分别对金属、含半固化玻璃纤维预浸料的glare板和固化之后的glare板进行力学性能测试。结果 含半固化玻璃纤维预浸料的glare板主要失效形式为金属板断裂,固化之后的glare板的主要失效形式为玻璃纤维断裂;含半固化玻璃纤维预浸料的glare板有着和金属相近的断后伸长率,具有较好的塑性,固化之后的glare板的断后伸长率远小于金属的断后伸长率,塑性极差。结论 通过使用传统的模具来充液成形/普通拉深成形含有半固化玻璃纤维预浸料的glare板,成形后再固化的方法来制造小型大曲率glare板零件是有可能的。     

拉压性能不同纤维增强复合材料的非线性本构模型

为满足在工程应用中对建立拉压性能不同纤维增强复合材料的非线性本构理论的需要,考虑静水压影响的Drucker-Prager屈服准则与各向异性的Hill屈服准则相结合,提出了广义Hill屈服准则,并推广到Sun-Chen的单参数塑性模型中,建立了考虑拉压异性复合材料的非线性统一本构方程.实验验证结果表明,运用本文中所建立的本构模型能够很好地描述碳纤维/环氧(IM600/Q133)复合材料在偏轴拉伸和压缩载荷作用下的非线性响应.     

拉压性能不同纤维增强复合材料的非线性本构模型

为满足在工程应用中对建立拉压性能不同纤维增强复合材料的非线性本构理论的需要, 考虑静水压影响的Drucker-Prager屈服准则与各向异性的Hill屈服准则相结合, 提出了广义Hill屈服准则, 并推广到Sun-Chen的单参数塑性模型中, 建立了考虑拉压异性复合材料的非线性统一本构方程。实验验证结果表明, 运用本文中所建立的本构模型能够很好地描述碳纤维/环氧(IM600/Q133)复合材料在偏轴拉伸和压缩载荷作用下的非线性响应。     

缝合复合材料层板三维纤维弯曲模型及压缩强度预报

提出了三维纤维弯曲模型, 基于有限元法和周期性边界条件建立了缝合层板压缩强度分析方法, 采用桥联模型和最大应力判据分析损伤扩展并获得压缩强度, 预报结果与试验吻合较好。详细探讨了缝合参数对层合板压缩强度的影响规律, 结果表明: 缝合方向与表面纤维方向一致时, 较小的缝合针距和行距、较大的缝合线半径对压缩强度较为有利; 缝合方向与表面纤维方向垂直时, 较小的缝合针距和缝合线半径、较大的缝合行距对压缩强度较为有利。      

高强度、高模量碳纤维复合材料拉伸性能测试方法的研究

利用INSTRON-6025电子万能试验机，对高强度、高模量碳纤维复合材料单向板进行了拉伸性能测试。结果表明，不同试样尺寸、不同铺层层数和试验加载方式、试样装卡对高强度、高模量碳纤维复合材料单向板拉伸性能测试结果有影响；试样尺寸的改变、铺层层数的不同对拉伸强度性能有影响。     

缝合连接三维编织复合材料拉伸性能试验研究

研究了多种缝合方向、 搭接长度和缝合密度对缝合连接三维编织复合材料拉伸性能的影响 , 并与三维整体编织复合材料的拉伸性能进行对比。结果表明: 缝合连接三维编织复合材料与三维整体编织复合材料相比 ,拉伸强度下降了 25 %～50 % , 初始模量下降了 35 %～55 %; 搭接长度对拉伸强度和模量的影响较大 , 拉伸性能随搭接长度的增加呈现先增大后减小的特征 , 当搭接长度与试件宽度的比值在 2. 5 左右时 , 试件的拉伸性能较好 ,与未缝合的三维整体编织试件相比 , 仅下降了 25 %; 相对而言 , 中密度缝合试件的拉伸性能最优 ; 缝合方向对试件拉伸性能的影响不明显。      

单向纤维增强聚合物复合材料压缩渐进破坏单向纤维增强聚合物复合材料压缩渐进破坏

复合材料结构在承压时破坏如何演化,是其强度破坏分析的基础和核心任务。本文提出了基于连续介质损伤力学（CDM）的单向纤维增强聚合物复合材料压缩破坏渐进损伤分析（PDA）模型。建模中考虑了材料非线性行为、失效判断及损伤演化中材料性能退化等基本问题,分别对应于拉压不对称弹塑性本构关系、Puck准则、LaRC05准则及考虑破坏面方向的刚度退化方法。该模型通过用户材料子程序接口VUMAT引入到有限元软件ABAQUS中实现了有限元求解。对文献中提供的纵向、横向及偏轴压缩案例进行了数值计算并与试验数据对比。数值分析结果与试验数据吻合较好,证明了该方法的合理性和有效性,对开展多向层合板压缩破坏分析富有参考价值。      

装配式叠合板中单向板及双向板的设计与施工

众所周知,传统意义上的建筑业资源配置不合理,人力资源利用不合理,在工作效率上较低。我国的资源分布不均匀,在部分地区,仍然存在着传统意义上的建筑施工。随着时代的发展,科技的发展,这种旧的发展存在模式必将被新型建筑工业化也就是装配框架施工模式的发展存在模式所替代。新型的建筑工业化虽然距国外某些先进水平仍有很大差距,在信息化方面不是一个水平。但是由于我国科研人员以及众多工作人员的不懈努力,我国在新型建筑工业化的发展的程度上进行了拓展,减小了与西方发达国家之间的差距。但是随着新型建筑工业化的引进,随之而来引发了一系列的问题等,该文主要对新型建筑工业化的发展以及需注意问题进行探究,对于装配式叠合板的单向板双向板进行讨论,并总结出相应的结论。     

缝合复合材料层板的面内拉伸强度预报

建立了缝合复合材料层板的面内拉伸强度模型,该模型考虑了缝合线对缝合层板拉伸强度的影响,将缝合线等效为椭圆形夹杂,应用含椭圆形夹杂的杂交应力单元建立了该模型的细节应力分析方法,通过引入特征长度的概念,采用点应力准则和最大应力判据实现了缝合层板的拉伸强度预报.试验数据和预报结果吻合较好,证明了该模型的有效性.同时系统讨论缝合参数对拉伸强度的影响规律,得到了一些重要结论.     

含分层损伤缝合复合材料层板的剩余压缩强度

基于渐进损伤方法,研究了含单脱层缝合复合材料层板在压缩载荷下的剩余强度。通过商用软件ABAQUS建立了含单脱层缝合复合材料层板剩余压缩强度计算模型,考虑了子层屈曲和分层扩展对剩余强度的影响。通过UMAT子程序实现了层板失效、层间失效和缝线失效的模拟。通过嵌入式杆单元结构模拟了缝线桥联作用及失效。采用Hashin准则及刚度折减法对纤维拉压、基体拉压失效进行了模拟。通过渐进损伤分析,揭示了缝合情况下含单脱层复合材料层板的失效机理,讨论了缝合参数对剩余压缩强度的影响。所预测的破坏模式和剩余强度结果与实验能较好地吻合。分析表明缝合可以明显提高含分层损伤复合材料层板的子层屈曲载荷,抑制分层扩展,并提高层板的剩余压缩强度。     

缝合/RTM复合材料层合板的力学性能研究

分别采用高强玻璃纱、Kevlar-29纤维和T300 3K纤维为缝合线对玻璃纤维方格布进行缝合,研究了缝合/RTM复合材料层合板的面内拉伸性能和层间剪切性能.研究结果表明,与未缝合复合材料层合板相比,缝合复合材料层合板面内拉伸性能有所降低(碳纤维缝合复合材料除外),在给定缝合密度下最大降幅为14%;缝合复合材料层合板的层间剪切性能较未缝合层合板都有不同程度的提高,在给定缝合密度下最大达到了40%,缝合可显著提高复合材料层合板的层间性能.     

碳纳米豆荚拉伸与压缩力学特性的分子动力学研究

采用Tersoff势与L-J势的分子动力学(MD)方法,模拟了4C60富勒烯链/(10,10)碳管纳米豆荚(nano-peapod)的拉伸与压缩过程,并将其与(10,10)碳纳米管以及4C60富勒烯链的拉伸与压缩力学特性进行了比较.研究结果表明,碳纳米管中置入C60富勒烯链后,其拉伸性能并无明显改善; 4C60富勒烯链所能承受的拉伸载荷很小,且无承受压缩载荷的能力;由于4C60富勒烯与(10,10)碳管之间存在Van der Waals作用,纳米豆荚的压缩性能较(10,10)碳管有显著提高.     

Time-Dependent Deformation of Stitched T300 Mat/Urethane 420 IMR Cross-Ply Composite Laminates

This article concerns certain aspects of the time-dependent response ofcross-ply polymeric composites consisting of stitched graphite fiberstrands embedded in urethane resin. Experimental data were collected atseveral levels of stress and temperature, as well as at various loadorientations. The time-dependent strains were shown to consist of thesum of a fully recoverable viscoelastic component and a permanentportion, which could be expressed empirically. The utility andshortcomings of the power-law creep form are being examined, suggestingthat its validity for making long term predictions may require that`short time' data must be collected over durations that exceed a certaintime-span.The article presents several results that demonstrate thepredictive capabilities of some of the formulations employed therein.     

缝合层合板的Ⅰ型层间断裂韧性研究

通过缝合的方法改善织物增强复合材料层合板的层间断裂韧性.采用双悬臂梁(DCB)试验测试和研究了缝合层合板的层间断裂韧性与断裂行为.为了评价缝合工艺参数(缝合密度)对层间断裂韧性的影响,用改进的插入型夹具在实测不同缝合工艺层合板的Ⅰ型层间断裂韧性值(G_IC)的基础上,分析和阐明了缝合工艺参数(缝合密度)与G_IC间的关系;以提高层合板的平均层间断裂韧性值为目标,以拉伸和弯曲强度为约束条件优化了缝合工艺;采用摄影显微镜对分层断裂面进行了观察,分析和考察了缝合对其它性能的影响.结果表明:改进的插入型夹具可方便地完成缝合层合板的Ⅰ型层间断裂韧性测试;缝合后裂纹不连续扩展,缝合密度对裂纹扩展行为有较大影响;随着缝合密度的增大,层间断裂韧性值增大,但拉伸和弯曲强度降低,缝合密度存在最佳值.     

缝合层合板的I型层间断裂韧性研究

通过缝合的方法改善织物增强复合材料层合板的层间断裂韧性.采用双悬臂梁(DCB)试验测试和研究了缝合层合板的层间断裂韧性与断裂行为.为了评价缝合工艺参数(缝合密度)对层间断裂韧性的影响, 用改进的插入型夹具在实测不同缝合工艺层合板的I型层间断裂韧性值(GIC)的基础上, 分析和阐明了缝合工艺参数(缝合密度)与GIC间的关系; 以提高层合板的平均层间断裂韧性值为目标, 以拉伸和弯曲强度为约束条件优化了缝合工艺; 采用摄影显微镜对分层断裂面进行了观察, 分析和考察了缝合对其它性能的影响.结果表明 改进的插入型夹具可方便地完成缝合层合板的I型层间断裂韧性测试; 缝合后裂纹不连续扩展, 缝合密度对裂纹扩展行为有较大影响; 随着缝合密度的增大, 层间断裂韧性值增大, 但拉伸和弯曲强度降低, 缝合密度存在最佳值.     

取向碳纳米管/玻璃纤维增强树脂基单向层合板的制备及其力学性能

针对纤维增强树脂基单向复合材料横向刚强度低的问题,通过碳纳米管(CNTs)在单向复合材料横向方位取向控制技术研究,建立了一种CNTs在树脂基复合材料中电场取向装置,制备了取向CNTs/环氧树脂(EP)复合材料及取向CNTs/玻璃纤维(GF)增强环氧树脂基单向层合板,并对不同电场强度、CNTs含量对其力学性能的影响进行了试验分析。结果表明,施加300V/cm的取向电场时,添加0.2wt%多壁碳纳米管(MWNTs)/EP储能模量较未添加MWNTs时提高了68.42%,较随机方位分布MWNTs/EP提高了1.36%;取向MWNTs/GF增强单向层合板横向弯曲强度及模量比未添加MWNTs时分别提高了72.2%和92.1%,比随机方位分布MWNTs增强时分别提高了58.29%和61.43%;施加439V/cm的取向电场时,添加0.2wt%取向MWNTs/GF增强单向层合板横向弯曲强度及模量比未添加MWNTs时分别提高了64.7%和63%,比随机方位分布MWNTs增强时分别提高了51.42%和36.90%,取向CNTs/GF增强树脂基单向层合板横向刚强度均得到了大幅提高。