用浸液超声法测量单向复合材料的弹性常数

本文系统的给出了用浸液超声法测量单向纤维增强复合材料五个独立的弹性常数的理论和实验方法,并对不同体积分数的两种不同表面处理的单向高强玻璃纤维增强复合材料(GRP)进行了测量研究。结果表明界面质量对GRP的弹性常数在实验的误差范围内看不出影响。实验数据和Halpin-T sai方程预示值相当一致。和实验值对照,外推得到的高强玻璃纤维的弹性常数和工程常数是相当准确的。      

偶联剂对玻璃纤维/环氧单向复合层板性能的影响

本文讨论了五种偶联剂对玻璃纤维/环氧单向复合层板电性能和力学性能的影响.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化学反应活性得到改善.因此偶联剂赋予玻璃纤维与环氧树脂基体间以良好的界面粘结性,从而提高了玻璃纤维/环氧单向复合层板的电性能和力学性能,其提高的幅度大小与偶联剂的化学结构有关.     

碳纤维复合材料破坏的超声波检测

本文对碳纤维增强复合材料O°、±45°和0°/90°铺层的无缺口、有直边缺口、有中心圆孔和有中心缺口层板,作了静态拉伸试验研究。采用超声波扫描成象检测方法,检测了碳/环氧复合材料在不同加载区域内的损伤分布及损伤程度,得到了载荷—损伤程度曲线和材料内部缺陷分布的分层图象。结果表明:带有垂直于载荷方向直边缺口的试件在受静态拉伸时,裂缝不是沿缺口长度方向作自相似扩展,而是沿纤维方向的界面扩展,缺口基本上不影响试件无缺口部分的承载能力;对于带中心缺口的试件,首先出现缺口尖端的界面分离;带中心圆孔的试件,损伤从孔周开始,逐渐沿纤维方向扩展。本文还分析了试件的损伤和破坏机理。     

玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料的增韧

聚合物基复合材料的增韧一直是高分子材料领域研究的热点之一．文中从乙烯基酯树脂基体增韧、乙烯基酯树脂／玻璃纤堆界面改性及增强材料结构和形式的优化三个方面对玻璃纤堆增强乙蜂基酯树脂复合材料的增韧进行了综述,介绍了各种增韧方法的机理和增韧效果,对这些增韧方法进行了评述．并分析了今后的发展方向．     

玻璃纤维/环氧树脂复合材料的粒子冲击磨损研究

本文研究了玻纤/环氧复合材料的粒子冲击磨损问题.结果表明:随粒子冲击速度的增加,材料的磨损率呈指数增加;随粒子冲击角度的增加,材料的磨损率先增加,在90°附近出现最大值,然后下降,在0°～180°内磨损曲线呈对称分布;磨损率还与材料中纤维取向有关,当纤维与磨面平行时,材料的耐磨性最低,当纤维与磨面垂直时,材料的耐磨性最高.      

一个计算单向纤维增强复合材料纵向剪切模量的模型

本文给出一个计算单向纤维增强复合材料纵向剪切模量的模型。该模型考虑了纤维截面的纵横比及基质在纤维周围的分布,对所有纵横比的情况都适用。算例表明,纵向剪切模量对纤维截面的纵横比是非常敏感的。通过与实验结果及其它数值结果的对比,说明了该模型是合理的,并具有较好的精度。     

复合受剪钢纤维再生混凝土破坏机理及强度计算

为研究钢纤维再生混凝土在复合受剪状态下的力学性能,以取代率、法向应力和钢纤维掺量为变化参数,设计了102个标准立方体试件进行复合受剪试验。观察了钢纤维再生混凝土在直剪、压剪作用下的破坏形态,获取了其在直剪、压剪作用下的全过程剪切应力-位移曲线,深入分析了取代率、法向应力和钢纤维掺量对钢纤维再生混凝土剪切强度、峰值位移的影响规律。结果表明：随着法向应力的增大,剪切强度逐渐增大;随着取代率的增加,掺量为0%的钢纤维再生混凝土剪切强度随之减小,掺量为1%的钢纤维再生混凝土剪切强度先增大后减小;与掺量为0%的钢纤维再生混凝土相比,掺量为1%的钢纤维再生混凝土平均剪切强度提高了10.77%;提出了剪切强度公式,所得计算值与试验值吻合良好。     

聚丙烯与玻璃纤维界面结晶行为的研究

通过偏光显微镜研究了不同组成聚丙烯与不同表面线玻璃纤维界面上结晶形态的变化。在玻纤采用含胺硅烷联剂处理,基体ＰＰ中加入酸酐类改性聚丙烯时,由于界面上化学键结合及冷缩产生界面应力的作用,从而导致在通常物理结合和弱化学键结合情况下不能产生的横晶出现。通过广角Ｘ射一衍射 现,ＭＰＰ的加入虽然使ＰＰ的结晶度有所提高,但却未改变其晶型。     

本体纤维状结晶复合增强玻璃的研究

本文通过特殊的热处理工艺,在CaO-P₂O₅系统玻璃中结晶出定向的纤维。讨论了结晶化玻璃的微观结构和本体复合增强的机理。     

玻纤增强聚合物/漂珠/水泥复合材料的研究

本文讨论了玻纤增强聚合物/漂珠/水泥复合体系的反应、微相结构和力学性能.通过SEM、XRD、TG、DTA和力学性能的测试发现:由于玻纤的增强作用和聚合物好的韧性与粘接性,可以显着地提高体系的抗弯强度.同时还发现聚合物能影响水泥的水化反应,降低体系游离氢氧化钙含量,起了减缓玻纤被腐蚀的作用,从而改善了复合材料的耐久性.      

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。     

单向纤维复合材料导热性预测

本文利用均匀化方法预测复合材料导热性。采用这一方法给出了单向纤维复合材料沿纤维方向的导热性表达式;将该方法与有限元技术结合得到了在垂直于纤维方向上复合材料导热性数值形式的预测结果。根据这些结果我们用曲线形式给出了材料导热性同各组分体分比间的关系,分析了体分比、纤维截面形状和分布方式、纤维和基体间的相对导热系数等因素对材料整体导热性影响。注意到纤维分布的随机性,本文还研究了纤维相对位置对材料导热性的影响,指出相对位置的变化可导致材料的各向异性导热性。本文指出基体相导热性对材料整体导热性的影响比纤维相的影响更重要。和已有的理论和实验结果的比较说明,本文提出的方法是很有效的。      

单向复合材料板的非线性本构关系

本文用余应变能密度导出了单向复合材料板在平面应力状态下的一般的非线性本构关系,然后用单向拉伸(纵向和横向)和双向拉伸试验验证了单向复合材料板在纵向和横向应力之间不存在非线性耦合,从而获得了一个简化而又实用的本构关系,最后用偏轴拉伸试验对理论的正确性作了验证。      

稀土处理玻璃纤维填充PTFE复合材料的滑动磨损性能

研究了不同玻璃纤维表面处理对PTFE复合材料在干摩擦条件下滑动磨损性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)分析了磨损机理。结果表明:在干摩擦条件下,经表面处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度比未经处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的低,且减磨性能优于未经处理的;而稀土处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的摩擦系数和摩擦表面温度最低,减磨性能最好;未经处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料和偶联剂处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料都发生了剧烈的粘着转移;偶联剂与稀土处理玻璃纤维填充的PTFE复合材料的磨损机理主要是明显的磨粒磨损;稀土处理玻璃纤维填充PTFE复合材料的磨损形式主要是粘着转移和轻微的磨粒磨损。     

光纤复合材料损伤探测的光学显示技术

提出一种用于光纤复合材料损伤探测的全光学显示技术。与其他显示方法相比,应用这种技术的装置结构简单,使用方便、具有抗电磁干扰和尤其适用于飞行器实时检测等优点。文中给出了这种全光学学显示技术的基本原理、结构及实测结果。     

轮胎中橡胶材料断口形貌及破坏机理分析

采用透射电镜及扫描显微镜,观察了橡胶中微观组织结构,研究了轮胎中橡胶在疲劳情况下的断口形貌,分析其微观破坏机理,说明了材料微观损伤断裂的力学和物理过程。其目的是为轮胎的结构设计和制造提供依据。实验结果表明疲劳载荷下的橡胶裂纹首先沿片晶结合面萌生,然后穿晶扩展破坏,且存在次生裂纹。轮胎橡胶增韧的关键是要增强晶界之间的强度。     

复合型含铬偶联剂在玻璃纤维/聚丙烯复合材料界面上的偶联机理

本文研究了对玻纤有良好处理效果的硝酸铬—反丁烯二酸络合物和五甘醇十八烷基醚(S185)所组成的复合型偶联剂的作用,测定了复合型偶联剂溶液的表面张力和S185的分子大小,玻璃纤维表面经复合型偶联剂处理后,形成了一个界面区,其外层是类似于范德华力引起的物理堆积,中层是类似于氢键力的化学吸附,内层是化学键的连结。因在该界面上存在着化学键、配价键、氢键和有机长链,所以显著地提高了玻璃纤维对聚丙烯树脂的增强效果。     

复合材料夹层板单向受弯应力分析

基于非线性软质芯材位移模式的高阶剪切变形Zigzag夹层板理论,运用有限元方法分析了木质芯材-玻璃纤维增强聚合物（Glass Fiber Reinforced Polymer,下文缩写为GFRP）面板增强层、木芯材-GFRP竹混合增强层、以及泡沫芯材-GFRP面板增强层三种由真空导入工艺制作的复合材料夹层板;以米塞斯应力屈服准则为依据计算了特征点极限荷载,提出层间应力差作为树脂层的计算依据;考虑到根据本构模型直接由有限元法求得的位移获得的横向剪应力精度较低,采用基于应力平衡方程的最小二乘法计算了夹层板横向剪应力。对比实验和等效截面法的分析结果表明,基于非线性软质芯材位移模式的高阶剪切变形zigzag理论有限元分析法对于硬质和软质芯材复合材料夹层板都是十分有效的、实用的分析方法,适合于精细化分析和设计;等效截面法对于硬质芯材复合材料夹层板具有一定准确性,适合于初步分析和设计。     

FAILURE MECHANISMS IN IMPACT FATIGUE OF METALS

Abstract Impact fatigue tests were performed with smooth and notched specimens of low carbon steels under various impact loading conditions. The characteristic failure mechanisms in impact fatigue was discriminated by comparison with those in non-impact, ordinary fatigue. The fatigue life of smooth specimens was uniquely related to the range of plastic strain at the middle of the fatigue life in both impact and non-impact fatigue, although the characteristics of micro-structural deformation and cyclic stress-strain relationships were markedly different. The growth rate of a fatigue crack in impact fatigue of notched specimens was higher than that in non-impact fatigue when compared at the same stress intensity factor. Fractographic observations with scanning electron microscopy and the X-ray diffraction technique revealed more abundant cleavage facets and a smaller spread of the plastic zone beneath the fracture surface made by impact fatigue. Both nucleation and propagation lives in notched specimens were much shorter in impact fatigue than in non impact fatigue when compared at the same values of nominal stress and stress concentration factor.     

单向碳/环氧复合材料拉—拉疲劳性能研究

本文采用GB3354-84规定的大标距直条试样对单向碳/环氧复合材料的拉一拉(R=0.1)疲劳性能和剩余静拉伸强度进行了研究。用成组试验法和升降法测定了S-N曲线和疲劳极限。试样疲劳破坏是由于沿纤维方向(纵向)疲劳裂纹的扩展引起的。试样剩余静拉伸强度大于0.7σ_b。