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。     

金属陶瓷功能梯度材料的颗粒界面断裂能量释放率的研究

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。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,对于得到的第五梯度层中的颗粒界面热应力,分析了颗粒界面断裂的释放率,并研究了每一梯镀层中金属颗粒的临界尺寸变化规律。     

复合固体推进剂细观界面脱粘有限元分析

针对复合固体推进剂细观损伤的特点,在颗粒与基体之间引入了粘结界面单元,采用双线性关系模型描述其界面损伤扩展特性,并对双线性关系模型中初始线性模量、最大粘结强度和最大张开位移等参数进行了预测.结合复合固体推进剂的填充模型,对推进剂内部细观界面脱粘过程进行了有限元分析.研究表明,采用粘结界面单元可以有效模拟推进剂颗粒的界面...     

界面脱粘对正交铺设SiC/CAS复合材料基体开裂的影响

采用细观力学方法研究了正交铺设SiC/CAS复合材料在单轴拉伸载荷作用下界面脱粘对基体开裂的影响。采用断裂力学界面脱粘准则确定了0°铺层纤维/基体界面脱粘长度, 结合能量平衡法得到了主裂纹且纤维/基体界面发生脱粘(即模式3)和次裂纹且纤维/基体界面发生脱粘(即模式5)的临界开裂应力, 讨论了纤维/基体界面剪应力、 界面脱粘能对基体开裂应力的影响。结果表明, 模式3和模式5的基体开裂应力随纤维/基体界面剪应力、 界面脱粘能的增加而增加。将这一结果与Chiang考虑界面脱粘对单向纤维增强陶瓷基复合材料初始基体开裂影响的试验研究结果进行对比表明, 该变化趋势与单向SiC增强玻璃陶瓷基复合材料的试验研究结果一致。     

有限变形理论能量释放率增率形式

基于有限变形理论中的能量原理和变分原理,考虑以有裂纹的瞬时位形为参考,建立增量变形引起的裂纹扩展方程能够更真实的描述裂纹尖端的扩展机制,在含有裂纹物体的瞬时变形的基础上,推导了裂纹体的能量释放率和增率的形式,提出了裂纹扩展判据.该判据反映了单位时间内裂纹扩展单位面积可以提供的能量与单位时间内裂纹扩展单位面积所需要的能量...     

界面层对纤维与基体间载荷传递能力的影响

建立单根断裂碳纤维包埋在环氧树脂基体中的细观力学模型,结合界面层与纤维、基体的粘合因素,采用有限元方法分析了界面层厚度、模量及界面层的弹塑性对于纤维承载能力的影响。从理论上初步阐明了柔性界面层、过渡界面层在不同界面粘合情况下对复合材料力学性能的影响规律。     

含界面脱粘及表板基体开裂损伤的复合材料夹层板非线性稳定性的研究

本文作者基于"zig-zag"模型和Mindlin一阶剪切变形板理论,推导了复合材料夹层板屈曲分析的有限元列式,在该列式中考虑了面板的横向剪切变形和芯体的面内刚度对夹层板力学性能的影响。针对具有面板和芯体间界面脱粘和纤维增强树脂基体微裂纹损伤的夹层板损伤特征,分别提出了分层模型和多标量损伤模型,并推导了多标量形式的损伤本构关系。采用修正的 Newton-Raphson迭代格式求解含损复合材料夹层板的非线性稳定性性状。通过算例研究了脱粘面积、基体的损伤演化、表板的铺设方式及载荷形式对复合材料夹层板屈曲性态的影响。本文作者给出的有限元模型和结论,对复合材料夹层板结构设计的损伤容限的制定具有一定的参考价值。     

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。      

基于改进Elman神经网络的CFRP补强钢板界面脱粘预测研究

针对碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)补强钢结构出现内部界面脱粘损伤后难以观测的问题,结合Lamb波检测方法和神经网络提出了一种界面脱粘预测方法。搭建了基于Lamb波的CFRP补强钢板信号分析试验平台,利用ABAQUS软件建立了CFRP补强钢板的机电耦合有限元模型,并通过试验验证了有限元模型的准确性。将长方形和圆形两种脱粘形状的信号在时域和频域内进行分析,基于自适应遗传算法改进的Elman神经网络建立了CFRP补强钢板脱粘预测模型,并将与脱粘面积相关性较高的信号特征数据作为预测模型的特征数据。对预测模型进行性能测试,脱粘形状为长方形和圆形预测值的平均绝对百分比误差分别为3.03%和8.06%,结果表明改进的Elman网络对于脱粘损伤具有较好的预测精度。     

纯弯曲Sandwich 梁试样界面裂纹扩展的应变能释放率

纯弯曲的Sandwich 梁试样在评价界面断裂抗力方面有重要作用。利用能量的叠加原理和截面转换方法, 本文导出了纯弯曲Sandw ich 梁试样界面裂纹扩展应变能释放率的显式解, 并根据实验测得的界面裂纹扩展的临界载荷, 用其计算出了四点弯曲Si₃N₄/Al/Si₃N 4试样Si₃N₄/Al 扩散连接界面的断裂韧度。      

FINITE ELEMENT CALCULATION OF ENERGY RELEASE RATE PRIOR TO CRACK KINKING IN 2-D SOLIDS

A finite element approach, based on the concept of the J_k-integrals, is derived for evaluations of the ERR associated with crack kinking in 2-D elastic anisotropic solids. The application is developed as a generalized version of the domain integral method. Attention in this work is also addressed to the interpretation of the physical meaning for our formulation, which is shown to correspond with the pre-kinking fracture behaviour and should be distinguished from some expressions in the literature.     

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。     

从微孔洞起始的热冲击裂纹的数值研究——Ⅱ:能量释放率分析

利用商业的有限元软件ABAQUS,分析了具有微孔洞结构氧化铝陶瓷材料在受到热冲击作用下,从处于材料表面上的开口微孔洞以及临近材料表面的闭口微孔洞的底部起始的裂纹扩展。结果表明:对于从开口微孔洞和闭口微孔洞底部起始的裂纹,其能量释放率随冷却时间的变化规律类似,即随冷却时间t由零开始增加,能量释放率也由零开始快速增大,在冷却时间大约为t=0.1 s时,达到其最大值,随后开始降低。另外对于从开口微孔洞底部起始的裂纹,结果发现裂纹的能量释放率随裂纹长度的增加、微孔洞半径的增加而增加,而对于从闭口微孔洞底部起始的裂纹,其能量释放率随裂纹长度的增加、微孔洞半径的增加、以及微孔洞与材料受热冲击面距离的增加而增加。以开口微孔洞底部起始的裂纹为例,研究了裂纹与临近微孔洞之间的作用,发现临近微孔洞的存在可以明显减小裂纹的能量释放率。这些结果对于从材料的微结构角度设计材料的抗热冲击性能有参考价值。     

用脉冲激光法测量金属基复合材料界面强度

本文采用脉冲激光引发不同材料间界面脱粘的方法,并结合有限元方法对上述脱粘过程进行数值模拟,从而决定界面的拉伸强度。对铜与碳化硅间的界面强度进行了测定,结果表明该界面的拉伸强度为8.36GPa.     

界面剥离钢-混凝土组合结构应力波传播谱元法模拟研究

建立钢-混凝土组合结构截面二维谱元法模型,针对钢-混凝土界面完好以及存在界面剥离时模型在单点激励下弹性应力波场进行模拟分析,探究弹性应力波的传播规律。采用去除混凝土单元的方法反映组合结构中钢板与混凝土之间的界面剥离。通过对比分析表明界面剥离的存在对弹性应力波场以及模型上不同位置的位移响应产生影响。通过改变界面剥离程度,得到测点位移的变化规律。通过模拟,谱元法可以有效模拟钢-混凝土组合结构中弹性波的传播规律,为研究基于应力波测量的钢-混凝土组合结构界面缺陷检测机理提供帮助。     

受限空间中固体可燃物的热释放速率

采用基于耗氧原理的燃烧热释放速率测量方法和锥型量热计系统。在不同的外加辐射热作用下测量了PMMA和松木两种典型固体可燃物的热释放速率，分析了PMMA与松木燃烧过程以及外加辐射热对固体可燃物热释放速率的影响，发现固体可燃物的燃烧放热过程与它们本身的结构特性密切相关，外加辐射热对固体可燃物的热释放速率有很大的影响。