非均匀性对纤维增强复合材料力学性能的影响

研究了材料介质细观非均匀性对纤维增强脆性基复合材料在单轴拉伸荷载下的力学性能的影响。结果表明，材料介质越均匀，复合材料的弹性模量就越接近理论值，其峰值强度也越大：同时，复合材料的非线性行为降低。破坏前的预兆现象减少，并得到相应的声发射结果。     

纤维增强复合材料界面反应的控制

控制纤维增强复合材料的界面反应对于维持和提高复合材料性能具有重要意义.本文从界面化学反应动力学出发,首次导出了具有涂层的界面反应速率与涂层结构参数的关系.提出了涂层扩散阻挡数新概念,理论预测的扩散阻挡数与实验结果吻合.提出了控制界面化学反应的途径.     

纤维混杂对超高性能纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响

采用最紧密堆积理论对UHPFRC进行配合比设计,并通过应用Excel Solver Tool进行编程求解,实现了UHPFRCC符合体系的理论设计,利用石灰石粉改善流动性的作用得到最终配合比。基于基准配合比,研究了钢纤维与合成纤维混杂对UHPFRCC的力学性能的影响。试验结果表明：基于Dinger-Funk模型可实现自密实UHPFRCC的配合比设计;混杂纤维可增强UHPFRCC的抗压强度,但抗折强度有所降低;相比于单掺2%钢纤维的UHPFRCC,合成纤维的取代掺入均降低了UHPFRCC的抗压强度和抗折强度。     

界面改性对复合材料力学性能的影响

为了研究不同界面改性方法对复合材料性能的影响,以玄武岩无纬布为增强体、硼酚醛树脂为基体制备复合材料,分别用盐酸和KH-560偶联剂对复合材料的界面进行改性处理,分析不同的界面改性方法对复合材料力学性能的影响.实验表明,KH-560改性有助于复合材料拉伸和弯曲性能的改善,但其复合材料的力学性能并不随着KH-560用量的增加而无限增强,经盐酸处理后的BF/BPR复合材料的力学性能没有提高反而下降.     

聚合物基复合材料界面剪切强度的测试

本文在亚太地区首次用声发射(AE)技术确定纤维断裂的位置,从而决定纤维断裂段的长度分布。这里采用了含有单纤维丝聚的聚合物基复合材料试件。应用细观力学的模型,根据纤维断裂段的长度,可确是纤维和基体之间的界面剪切强度。这种方法适用于不透明的复合材料基体,因而有可能用它来测定金属基和陶瓷基复合材料的界面剪切强度。     

界面强度对纤维复合材料破坏及力学性能的影响

界面作为复合材料中的重要组成部分对其宏观力学性能及破坏模式有着不可忽视的影响. 本文采用自组装薄膜技术对玻璃纤维表面改性, 得到不同表面性质的玻璃纤维, 与环氧树脂基体复合得到不同界面强度的复合材料. 利用带偏光显微镜的拉伸仪, 研究在不同界面强度下玻璃纤维/环氧树脂基复合材料的破坏过程及力学性能. 结果表明, 复合材料在强界面情况下发生脆性破坏, 在弱界面情况下发生韧性破坏, 且增强纤维对复合材料性能的增强效果与界面强度有关.     

连续纤维增强热塑性复合材料成型工艺的研究进展

连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)可循环使用,具有高比强度和比刚度、良好的耐腐蚀性、耐冲击性、耐热性、低成本以及设计灵活性,被广泛应用在汽车、船舶、航空航天、国防等领域。本文从纤维与基体出发,综述了CFRTP的加工工艺的研究进展。文章主要涵盖4方面的内容:首先介绍用于制造结构复合材料的典型热塑性基体和高性能纤维,然后介绍连续纤维的表面处理和连续纤维热塑性预浸料的制备;之后介绍CFRTP的热成型和树脂传递模塑(RTM)以及一些新开发的CFRTP成型技术,详细介绍有关工艺改进和参数优化的实验和数值研究;最后展望了CFRTP的未来研究重点及发展趋势。     

桥梁用聚丙烯纤维增强水泥基复合材料的力学性能

为了给所提出的一种新型桥梁用聚丙烯纤维增强水泥基复合材料(PP-ECC)的工程应用提供技术支撑,开展了PP-ECC的力学性能研究。首先,考虑粉煤灰掺量对PP-ECC性能的影响,设计了3种配合比方案,测试了3种配合比方案的抗压强度、抗折强度、抗压回弹模量等基本力学性能。接着,从3种配合比中优选出一种配合比方案,通过四点弯曲试验对其弯曲特性进行了全过程表征,并定量评价了其弯曲韧性。结果表明,本文制备的PP-ECC的60 d抗压强度为50～54 MPa,抗折强度达到了7～8 MPa,抗压回弹模量仅为8～10 GPa。本文制备的PP-ECC在四点弯曲试验中表现出了多缝开裂现象和变形硬化行为,试件的弯曲韧性指标达到了37.10,且残余强度指标值几乎都大于1.0,说明这种新型材料具备一定的强度、良好的裂缝控制能力和变形能力,可作为桥梁关键部位建筑材料。     

碳纤维水泥基复合材料的电力效应研究

通过试验研究了碳纤维水泥基复合材料(CFRC)的电力效应，在外加的直流电场作用下，试样产生变形．研究表明，电力效应主要由孔隙内电解质水溶液的电渗作用引起。而电热效应引起的热膨胀影响是次要的；与素水泥净浆相比，产生同一量级的应变，CFRC所需的电场远比素水泥净浆所需的电场小．这一研究对开发CFRC的作用功能具有重要意义．     

变分法确定复合材料的弹性常数

对复合材料建立了片状模型的应变模式，利用能量变分法导出弹性常数公式，提高其计算精度，使弹性常数的确定更合理。     

钢纤维混凝土的弯曲疲劳损伤研究

对钢纤维混凝土的弯曲疲劳损伤特性进行了试验研究和理论分析,并根据疲劳积累损伤理论给出了钢纤维混凝土的弯曲疲劳损伤力学模型。     

聚酯纤维沥青混凝土动态模量与疲劳性能研究

采用动态模量试验和间接拉伸疲劳试验研究了聚酯纤维沥青混凝土(纤维掺量为0.25%)的动态模量特性和疲劳性能,分析了聚酯纤维对沥青混凝土粘弹特性和疲劳性能的影响。结果表明,聚酯纤维掺入后能降低沥青混凝土低温时的脆性,提高其高温时的劲度。同时,聚酯纤维沥青混凝土的损耗模量降低,其抵抗疲劳开裂的能力增强。间接拉伸疲劳试验也表明,聚酯纤维能提高沥青混凝土的疲劳寿命,且在低应力的情况下改善效果更加明显。     

Generation Mechanism of Interfacial Layer and Its Effect on Fe-Cr-Ni/Al-Si-Cu-Ni-Mg Composite Performance

Fe-Cr-Ni/Al-Si-Cu-Ni-Mg composite was taken as the experimental material. The chemical composition of interfacial layer was tested. The generation mechanism and influence of interfacial layer on the composite were analyzed. The results indicated that the generation of interfacial layer is sensitive to temperature. Interfacial layer will generate rapidly when temperature reaches 500 ℃ or above. The interfacial layer is mainly composed of Al, Si, Cu, Fe, and Cr, element Ni distributes at the outward of the interfacial layer for the precipitate of Ni later than Si and Cu, and there is almost no diffusion of Ni during the solution treatment. During heat treatment process, unequal quantity changing of metal atom results in disperse or concentrated vacancies or holes near the matrix. The existence of interfacial layer will induce a decrease of compression strength and plasticity at room temperature and an increase of strength at higher temperature comparing with composite without interfacial layer.     

丙纶基纤维增强复合材料的成型工艺探讨

以玄武岩纤维、玻璃纤维为增强纤维,丙纶为基体纤维,利用包缠技术制得复合线,织造平纹组织预制件,采用直接热压成型工艺制备丙纶基纤维增强机织复合材料,并对复合材料的成型工艺进行了优化设计。研究结果表明：在合理且统一的热压工艺参数条件下,采用多层预制件复合,且在加工模具中添加与预制件厚度相适应的垫片,可以得到成型效果良好的丙纶基纤维增强机织复合材料,达到成型优化的目的,同时满足了复合材料在厚度上的要求。     

高温破坏时纤维增强混凝土的性能研究

对纤维增强高性能混凝土在高温下的力学特征和剥落趋势进行了试验研究．制备3种类型的混凝土：普通混凝土（NSC）和高性能混凝土（HPC1、HPC2）．高性能混凝土为分别在普通混凝土中加入5kg／m^3的聚丙烯纤维或40kg／m^3的钢纤维而制成．在龄期达到120d时加热试件,温度分别为100℃、300℃、500℃和700℃,然后冷却,测试其抗拉强度、抗压强度、弹性模量和超声脉冲速度．对比试验在室温20℃下进行．结果表明：NSC和HPCI的残余强度在500℃、700℃几乎为线性降低;而HPC2的残余强度在300℃则急剧降低,在两种HPC中,均发生了爆裂剥落现象．     

高性能纤维增强混凝土受弯构件承载力

对高性能纤维增强混凝土的主要力学性能进行了分析研究,通过体现应变硬化和多裂缝特性的简易模型,建立了相应的应力应变关系,推导了高性能纤维增强混凝土受弯构件承载力公式.研究结果表明,应变硬化阶段和多裂缝性能对其构件的弯拉强度有很大的提高,其提高幅度随极限应变与初始开裂应变的比值增大而增加,同时在一定范围内压应变与初始开裂应变的比值也影响弯拉强度.     

弹性范围内碳纤维混凝土在循环荷载作用下压敏性研究

目的 研究处于三向受压状态下的碳纤维混凝土试件的压敏性,并对比单向受压状态及三向受压状态下试件的压敏性,为试件实际应用到道路测重系统中提供理论依据.方法 分别对处于单向受压状态及三向受压状态下的同一试件施加弹性范围内的循环荷载,观察电阻变化,由此来衡量两种状态下试件的压敏性变化.结果 处于三向受压状态的碳纤维混凝土试件随着荷载的增加,电阻减小,当对试件由加载转化成卸载时,电阻由减小阶段转为增大阶段.结论 碳纤维混凝土试件的电阻变化能正确地反映所施加荷载的变化情况,应用在道路测重系统中具有可行性.     

模具用金属颗粒/树脂复合材料弹性模量的随机边界元计算

提出一种把弹性静力学多区域组合边界元和数理统计理论相结合的方法，用于计算模具用金属颗料／树脂复合材料的宏观弹性模量。实测结果和计算结果吻合较好。