微机模拟研究金属基复合材料拉伸断裂行为与纤维强度分布的关系

纤维强度分布的变动系数CV与金属基复合材料制造工艺、纤维及界面特性等直接相关。本文用微计算机模拟法研究了CV对长纤维增强金属基复合材料拉伸断裂行为的影响,针对某—B/A1复合材料所作模拟结果指出,当其他条件相同,CV≤5％时,材料断裂形式为非累积型;当CV≤15％时,断裂形式为累积型;而当CV值处于5％与15％之间时,表现为两种断裂的混合形式。纤维所能承受的平均应力值随着CV增大而单调减小。     

微机模拟法研究纤维增强金属基复合材料拉伸断裂过程

本研究在统计分析及材料断裂力学分析的基础上,建立了长纤维增强金属基复合材料板材拉伸断裂过程的微计算机模拟方法。用该方法得到的模拟结果与已有实测结果吻合良好,从而初步证实了分析模型及其模拟程序系统的有效性。     

基体强度和纤维强度分布对B/Al复合材料拉伸断裂特性的影响

在微机模拟 B/Al 型复合材料拉伸断裂过程软件系统已得到初步验证的基础上,进一步模拟研究了基体屈服极限σ_(ym)及纤维强度分布变动系数 CV 的不同组合条件下该材料的拉伸断裂行为。结果指出,当σ_(ym)确定 CV 减小或当 CV 确定σ_(ym)增大时,断裂形式均存在由累积型向非累积型的过渡;当σ_(ym)很小时,材料断裂抗力σ_f 随 CV 增大而降低;而当σ_(ym)较大时σ_f 则随 CV 增大而提高。     

金属基复合材料拉伸断裂过程及其分析模型

本文对金属基复合材料拉伸断裂过程及其分析模型进行了述评。内容包括纤维增强复合材料中直力分布、复合材料中裂缝萌生与扩展的微观机制、关于断裂纤维附近应力集中的分析方法、界面结合状态及界面反应对复合材料断裂特性的影响等。并提出了分析模型的发展趋势。     

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.     

石墨烯增强金属基复合材料界面研究进展

金属基复合材料是由高强度增强相与金属基体组成,因具备优良的综合性能,在各领域内展现出广阔的应用潜力。与常规增强相不同,石墨烯是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角呈蜂巢状晶格的二维碳纳米材料,因其独特的结构而具有优异的电学、力学、热学和光学等特性。石墨烯增强金属基复合材料已经成为先进复合材料领域的研究热点,而对于金属基复合材料,其综合性能与界面的结构和性质关联密切。从近年来石墨烯增强金属基复合材料界面微观组织及理论研究出发,对常见石墨烯增强金属基复合材料体系的界面结构及力学性能进行总结,同时总结计算机模拟手段在分析界面结构、界面结合强度以及界面微观断裂机制等方面的进展,为设计和优化金属基复合材料界面提供理论依据。     

浸渗铸造纤维增强金属基复合材料及界面反应

讨论了纤维增强金属基复合材料的浸渗铸造，重点从浸渗机理与工艺方法的关系角度讨论了浸渗工艺类型及对复合材料组织性能的影响，并对常用的碳及氧化铝纤维增强复合材料结构相（其中包括纤维本身结构的纳米组元及反应产物中的新生相）进行了讨论，由于反应相的形成条件。形成区域不同，对复合材料性能的影响也不同，另外还讨论了其它组元如SiO2对反应相形成的作用。     

金属基复合材料界面强度测试方法的研究

通过对拉拔法和顶出法的试样制备、测试方法和两种方法的对比等方面的研究,得知顶出法更适合于金属基复合材料界面强度的测试.     

金属基复合材料凝固界面颗粒行为的研究进展

综述了凝固界面与异相颗粒相互作用的理论模型及实验验证状况，并介绍了利用金属基复合材料进行研究的新进展。     

金属基复合材料界面表征及其进展

界面是复合材料极其重要的组成部分，全面而确切地表征界面是控制和改善复合材料的最重要基础之一。本文从界面组成及成分变化、界面区的位错分布、界面残余应力的测定和界面结构的高分辨观察及其原子模拟等四个方面综述了金属基复合材料界面表征的方法及其最新进展。     

短切纤维增韧泡沫夹芯复合材料梁界面断裂过程的物质点方法模拟

对短切纤维增韧泡沫夹芯复合材料梁界面韧性试验结果进行了分析讨论并基于物质点方法(material pointmethod, MPM)对试验过程进行了数值模拟。在MPM方法中,通过可视准则引入不连续性来处理裂纹问题,发展了包含裂纹的MPM 算法,模拟了泡沫夹芯复合材料梁界面断裂试验过程,数值分析结果和试验数据取得了良好的一致性。研究结果表明短切纤维增韧工艺能够显著提高泡沫夹芯复合材料结构的界面韧性和承载能力,同时表明该文推导的包含裂纹的MPM方法处理断裂问题的精确性和有效性。     

PP/POE/BaSO4共混体系界面相互作用表征与拉伸断裂形态研究

设计了三种具有不同界面相互作用的PP/POE/BaSO4三元复合体系，SEM观察和DSC分析证明三元复合体系中形成了两种形态结构。即完全分离结构与核壳包覆结构。采用拉伸屈服强度定量表征了界面相互作用的强弱，研究了界面相互作用对三元复合体系拉伸断裂形态的影响。研究结果表明，体系的界面相互作用对其拉伸屈服强度和断裂伸长率有明显影响。     

Y 对8090Al-Li 合金拉伸性能和断裂行为的影响

研究了两种不同 Y 含量对8090Al-Li 合金拉伸性能及断裂行为的影响。实验表明:加入0.1wt-%Y 可在不降低强度的情况下提高合金的塑性,加入0.5wt-%Y 可在不降低塑性的情况下提高合金的强度。在峰值时效条件下,不加 Y 的合金断裂为穿晶韧窝型和沿晶塑性混合方式,并伴有沿晶二次裂纹,加0.1%Y 不改变合金断裂模式,但使沿晶成分减少;加0.5%Y 合金则发生快速剪切断裂。本文从晶粒结构角度对断裂行为提出了解释。     

两级载荷作用下复合材料界面的脱粘

研究了两级拉伸疲劳载荷作用下,纤维增强复合材料界面的脱粘。首先基于剪切筒模型,建立了求解纤维与基体应力的控制微分方程,并求得了相关解答。然后借助断裂力学中描述疲劳裂纹扩展的公式和能量耗散率理论,给出了界面脱粘长度、加载次数以及脱粘应力之间的关系式。最后通过实例模拟了两级拉伸疲劳载荷作用下的界面裂纹扩展,分析了界面疲劳裂纹扩展速率、脱粘长度在不同加载方式下的变化规律,以及材料泊松比的变化对界面脱粘的影响。从而为进一步研究工程结构的疲劳破坏和材料的最优设计提供一定的理论依据。      

高温热塑性树脂基复合材料的断裂行为

本文研究了碳纤维增强高温热塑性塑料(PEEK)基复合材料的断裂行为.发现其强度极限没缺口断裂应力均高于同种纤维增强的热固性(环氧)树脂基材料,并且随0°叠层含量的增加,二者之间的差距加大.另外,前者比后者缺口敏感性低,断裂韧性高.      

不同应变率下Kevlar49纤维束拉伸力学性能的实验研究

利用M TS810材料试验机及旋转盘式杆杆型冲击拉伸试验装置对Kevlar49纤维束进行了准静态拉伸及冲击拉伸实验研究, 首次在应变率为10-4/ s～ 103/s 范围内得到了Kevlar49纤维束完整的应力应变曲线。实验结果表明, Kevlar49纤维束的力学性能是与应变率相关的。在低应变率下Kevlar49纤维束对应变率不太敏感, 但比玻璃纤维束高; 在高应变率下Kevlar49纤维束对应变率敏感, 但不如玻璃纤维束强烈; 中应变率区是Kevlar49纤维束由应变率不太敏感到应变率敏感的过渡区。      

树脂基复合材料界面剪切强度的测定

本文建立了一种界面剪切强度表征的新方法,对复合材料的单根纤维施加轴向压力,使其与周围树脂基体脱胶。通过有限元分析,得到界面剪切强度。这种方法适用于实际复合材料制件,克服了其它测试方法的不足,它不仅对于界面研究具有重大的理论价值,而且对复合材料制品检测,力学设计等方面都具有重要的实际意义。并可望用于测定金属基、陶瓷基复合材料的界面剪切强度。     

两种不同界面结合强度碳/铝复合材料的内耗特性

本文研究了两种不同界面结合强度的碳/铝复合材料经不同次数加载热循环处理后的内耗值及内耗机制。弱界面结合的C/L2复合材料的内耗值变化主要由界面脱粘引起,而强界面结合的C/LD2复合材料的内耗值变化主要由位错运动所致。     

SiCw/Al复合材料在TEM下的拉伸行为

在备有拉伸台的透射电镜上原位观察了SiCw/Al复合材料的变形、裂纹萌生及其扩展过程.结果发现,变形初期,位错主要从晶界及SiCw-Al界面处开动,在晶界与晶须周围产生大量位错.裂纹萌生源主要为:(1)材料制备过程中受损伤或破断的晶须;(2)晶须富集区.晶须与晶界对裂纹的扩展有阻碍作用.当裂纹取向与晶须大致垂直时,裂尖在晶须附近钝化然后绕过晶须扩展,当裂纹取向与晶须接近平行时,裂尖在晶须端部附近钝化后沿其一侧扩展.