计算机模拟界面失配位错对复合材料力学性能的影响

复合材料的界面问题是材料研究的难点之一．实验手段复杂且难以获得准确数据．利用计算机模拟方法研究界面结构与力学性能现已成为界面研究的重要方法．本文利用分子动力学模拟了错配比分别为３％和１５％的ＡＧ／州和Ｃｕ／Ｎｉ两种界面在静态弛豫和动态弯曲过程中的原子结构和力学性能曲线．结果表明，界面失配位错的错配比不同，其力学性能亦不同．     

基体界面屈服强度和残余应力失配对界面裂纹扩展的影响

对基体界面屈服强度和残余应力失配情况下的界面裂纹扩展机制进行了力学理论分析,并通过位错与裂纹的关系理论计算了界面裂纹尖端塑性区尺寸。结果表明:当界面裂纹由低强度区向高强度区扩展时,高强度区的残余压应力和屈服强度减少了裂纹尖端的塑性区长度和裂纹尖端张开位移,从而起到了抑制界面裂纹扩展的作用。     

纳米SiO2对SMA复合材料界面强度的改善

形状记忆合金纤维与基体之间较弱的界面粘结强度在很大程度上限制了其发展与应用.本文试图用纳米SiO2颗粒来改善形状记忆合金复合材料的界面力学性能,并讨论了不同种类以及不同含量的纳米SiO2颗粒对形状记忆合金复合材料界面强度的影响,并采用扫描电镜和透射电镜的方法分析了其作用机理.实验结果表明,纳米SiO2颗粒的加入能够有效提高形状记忆合金纤维增强复合材料的界面粘结强度.     

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。     

复合材料纤维与基体界面剪切强度的有限元分析

应用微脱粘法，可以实现单根纤维与基体界面的微脱粘，并测量到微脱粘力。本文采用单根纤维层套细观力学模型，依据最大应力失效，对微脱粘界面进行有限元分析，从而得出纤维与基体界面的剪切强度。     

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.     

单纤维复合材料断裂实验表征界面研究

对不同表面处理剂处理的4种单纤维增强环氧基复合材料进行了断裂实验，从临界纤维长度、界面剪切强度和单纤维断裂实验中纤维断点周围基体形貌三方面对纤维和基体之间的界面粘结性能进行了分析和评价。实验观察得到的结果是KH-550处理纤维与环氧的界面粘结最强，其次是KH-550和KH-570混合处理纤维与环氧的界面、KH-570处理纤维与环氧的界面，最弱的是水处理纤维与环氧的界面。     

粘弹性界面对复合材料有效性能的影响

应用粘弹性对应原理分析计算了界面材料在剪切方面服从Burgers(四元件体）模型时,界面材料的粘弹性对单向纤维复合材料的有效性能的影响。结果表明,界面粘弹性只对单向纤维复合材料轴向剪切有效性能、横向有效性能产生对时间的依赖,而界面粘弹性对复合材料有效性能影响的大小与界面材料的特征时间大小有关。     

提高GRC复合材料强度的研究

通过试验和理论计算分析了玻璃纤维增强水泥复合材料的复合机理，提出了改进和提高复合材料强度的技术关键，为寻找复合材料的最佳工艺配比提供了理论和试验依据。     

纤维-基体早龄期界面性能的影响因素

通过自行改造的测试系统,实现了对早龄期纤维增强水泥基复合材料体系中纤维–基体界面性能的测定,考察了龄期、基体组成、埋入深度、纤维表面特征等因素对界面性能的影响规律.结果表明:随着龄期的增加,界面的黏结强度逐渐增加,相对密实的基体组成有利于提高界面性能;随着埋入深度的增加,纤维–基体的界面黏结强度降低;而三角形截面及化学沉积改性的纤维与基体之间具有更高的界面黏结强度.     

形状记忆合金增强复合材料界面剪应力研究

为研究形状记忆合金长纤维增强复合材料界面剪应力的分布情况,基于单纤维双圆柱拔出模型,推导了脱粘区和粘结区界面剪应力表达式.基于复合材料内部温度分布均匀,马氏体体积分数只与纤维内部轴向应力和温度相关等假设,分别讨论了恒定外应力荷载条件下温度(303、323、343 K)、预应变水平(0％、2％、4％、6％)及固定脱粘长度对界面剪应力分布的影响.数值模拟结果表明,通过控制外界温度和预应变水平,可以改变模型最大界面剪应力的值,进而控制界面脱粘现象的发生.对进一步研究SMA长纤维增强复合材料界面力学行为提供了一定的理论参考.     

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.     

剑麻纤维/沥青复合材料界面性能

使用经碱处理后的剑麻纤维改性沥青制备剑麻纤维/沥青复合材料,通过扫描电子显微镜观察复合材料界面的结合情况。结果表明:剑麻纤维可以有效抑制细微裂缝的发展,提高混凝土的强度;添加一定量的剑麻纤维后,复合材料中剑麻纤维可很好地包覆在沥青中,使集料表面形成比普通沥青混凝土更厚的沥青膜,促使沥青与集料更紧密结合在一起,从而提高沥青混凝土的强度和韧性、抗裂性能,即提高沥青混凝土的路用性能。     

多层复合材料界面性能的新评价法

使用纤维／树脂界面的复合材料试验片，来评价纤维增复合的界面性能。首先利用边界元法对该试验一片进行受力分析，得到该试验一片具有Ⅰ型纹或Ⅰ，Ⅱ型复合裂纹的应力分布。     

超声技术对芳纶纤维界面性能的影响

对芳纶纤维界面的超声处理技术进行了深入的探讨。结果表明，超声振动的振幅为40－50μm时，材料界面间的浸润性能明显改善，剪切强度能提高7％左右，稳定性增强。     

非完善界面复合材料的损伤界面能研究

根据能量法求出地非完美界面复合材料应变能表达式，定义了损伤界面能。分别计算了体变所引起的损伤界面能密度与夹杂内应变能密度的比值和畸变引起的两者比值。发现这两个比值正是文献［８］中所定义的两个无量钢因子α１和αＧ。这就为αｋ和αＧ赋与了新的物理含义，从而揭示了非完善界面复合材料宏观模量随αｋ、αＧ增大而减小的物理本质，即操作界面能越大刚度越小。本末给出了常见夹杂形状的αｋ、αＧ因子公式。     

PP纤维水泥复合材料的界面行为——单纤维拉出试验初探

通过普通圆截面ＰＰ、改性圆截面ＰＰ和三叶ＰＰ短纤维水泥基复合材料的拉出试验。获得了最大载荷－纤维埋入长度曲线和载荷－拉出长度曲线，并据此讨论了这类复合材料的界面行为。