织物增强复合材料层合板层间强度的改善方法

分析了织物增强复合材料层合板的力学性能特点，并针对其层间强度低及层间断裂韧性差的缺点，从层间破坏机理出发介绍了提高层问强度及断裂韧性的几种方法，重点介绍改善织物增强复合材料层合板层间断裂韧性的缝合方法。同时，文中也分析探讨了层间强度的测试与评价方法。     

缝合复合材料中缝线阻滞层间裂纹扩展研究

缝合复合材料层合板的层间剪切强度是影响其设计和应用的重要因素。采用三点弯的试验原理在万能材料试验机上对目前常用的一种缝合复合材料,进行层间裂纹扩展的实验观察研究。实验参考相关的试验标准,研究结果表明:由于缝线的存在,有效地阻止了材料的分层破坏,进一步说明缝合可以有效地抵抗复合材料层合板的分层问题;同时分层的位置并不一定总是在试验件的中间层上,并且各分层出现跨层延伸,说明层合板面内的纤维也出现了破坏,破坏机理是多重的。     

碳纤维复合材料层间剪切破坏机理

本文研究了碳纤维经不同气氛冷等离子体处理后,其复合材料层间剪切强度的变化情况.并通过对处理前、后的高强碳纤维进行ESCA、Roman、TG、DTA 分析,提出了树脂基碳纤维复合材料的层间剪切破坏主要是发生在抗剪能力较弱的碳纤维表面层中.等氧离子体(O_2-PLasma)处理通过改变碳纤维的表面层结构,提高了表面层的抗剪能力.因此,其复合材料的层间剪切强度(ILSS)得到了大幅度提高.     

含孔隙碳纤维/环氧树脂层合板力学性能模拟

为了探究孔隙率对织物碳纤维/环氧树脂复合材料层合板拉伸强度和压缩强度的影响规律,分别测量了孔隙率为0.33%、0.71%及1.50%的复合材料层合板的拉伸强度及压缩强度并进行有限元模拟.试验结果表明:随着孔隙率的增加,复合材料层合板的拉伸强度和压缩强度均呈下降趋势.建立了适用于织物纤维增强复合材料的静态力学强度的失效准则,结合刚度突然退化模型,通过引入不同孔隙率复合材料的基本强度参数,使用ABAQUS软件建立有限元模型,对不同孔隙率的织物碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的拉伸强度及压缩强度进行了较为准确的预测.     

一种计及分层效应的复合材料层合板疲劳寿命计算方法

给出了一种求解多向铺层复合材料层合板自由边层间应力的简化方法，并在此基础上提出了计及分层损伤的多向铺层复合材料层合板疲劳寿命的计算方法；算例与试验结果对比表明，该方法可以提高复合材料层合板疲劳寿命计算值与试验值的吻合程度。     

不同孔隙率CFRP层合板冲击损伤分析

为了建立适用于织物纤维增强复合材料层合板的冲击损伤失效准则,在适用于复合材料单向板低速冲击失效准则的基础上,改进了纤维及基体破坏的失效准则.对于织物纤维增强复合材料层合板,分别考虑了经向纤维破坏、纬向纤维破坏、基体法向挤压破坏、分层破坏等冲击损伤形式.使用ABAQUS软件建立有限元模型,结合刚度突然退化模型,通过引入不同孔隙率复合材料的基本强度参数,较为准确地预测了不同孔隙率的织物碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的冲击损伤投影面积.     

层间加胶膜层压板的层间应力与孔边应力分析

采用建立在边界层理论基础上的复合材料层压板孔边层间应力分析方法，计算了层间加胶膜层压板的孔边应力，还采用三维有限元方法分析层间加胶膜层压板的层间应力边缘效应，结果表明，层间胶膜的加入以使 层压板边缘和孔边的层间应力明显下降。     

层内铁磁—层间反铁磁双层系统零温性质

采用线性自旋波方法研究层内铁磁－层间反铁磁双层系统的零温磁性质，考察了不同的层内藕合强度，层间藕合强度及自旋值对系统的磁矩和基态能的影响。     

超低温下层合板复合材料的短梁法层间剪切强度研究

采用三维有限元法对超低温下玻璃纤维强化树脂层合板的短梁法层间剪切强度进行了研究,通过与二维有限元解析结果的对比,分析了试验片三维形状对中性面上剪切应力分布的影响;通过三维有限元解析,阐明 了剪切领域内的剪切应力分布。数值解析结果表明,短梁剪切试验片的最大剪切应力并非在中性面上产生,靠近载荷点及支点附近产生较大的局部剪切应力;中性面上的剪切应力分布不均匀,但中性面上最大剪切应力均匀分布的范围较大;基于梁理论的表观层间剪切强度较中性面上的最大剪切应力值低,采用短梁剪切试验法时会产生较小的强度评价。     

层间颗粒增韧复合材料层压板的Ⅱ型层间断裂韧性

采用热塑性颗粒对HT7／5228、HT3／NY9200G、HT3／5224和HT3／3234四种热固性树脂基体复合材料进行层间增韧，测试了未层间增韧对比件和层间增韧改性件的Ⅱ型层间断裂韧性GⅡc。试验结果表明，增韧颗粒和基体树脂形成的Interlayer层有效的吸收了断裂能量并抑止了裂纹的失稳扩展，GⅡc，显著提高。层间增韧的几何效应、裂纹传播路径控制、裂尖屏蔽和颗粒桥联是主要的增韧机理。有限元分析结果表明Interlayer层降低了裂纹尖端J积分值和裂尖应力集中，进一步解释和支持了增韧机理。     

斜交层合板的可靠性分析与最优结构的鲁棒性

针对复合材料强度行为的复杂性和准确预测的困难，提出研究复合材料强度（可靠性）鲁棒性的必要性。初始缺陷和强度参数做为随机变量，采用一阶矩法（FORM）和Tsai-Wu/Tan准则计算板的失效概率，在此基础上，研究了最优斜交层合板的可靠性指标相对载荷以及铺层角的变动所具有的稳定性特征，为复合材料的合理设计与利用提供一种新的分析思路和方法。     

含孔边套筒的厚截面复合材料接头耳片强度分析

为研究含孔边防护套筒的厚截面复合材料层合板耳片连接件孔边层间应力分布规律及接头强度,提出了采用层合板子层和界面胶层相结合的有限元建模方法,在验证了建模方法对厚截面层合板应力求解的有效性的基础上,分析了承受轴向载荷的厚层合板耳片连接件孔边三维应力分布及接头失效情况。结果表明:套筒胶层的破坏应力和破坏位置主要集中在孔轴非接触区;当套筒胶层发生断裂时,厚截面层合板并未发生失效,限制了厚板接头耳片整体强度性能的提高。     

层间接触条件对沥青路面高温性能的影响研究

应用BISAR软件计算了不同层间接触条件下的沥青面层剪应力,通过直剪试验测定了洒布不同粘层材料的复合马歇尔试件的抗剪强度,并采用车辙试验测定复合式车辙板的DS和总变形量.研究结果表明:完全光滑的层间接触条件大幅提高了沥青面层的最大剪应力,加速沥青面层发生剪切破坏而出现车辙;粘层提高了层间抗剪强度,不同的粘层材料对层间接触条件的改善效果不同;高抗剪强度的层间接触能提高复合式车辙板的高温性能.     

层间接触条件对沥青路面高温性能的影响

通过力学计算和室内试验研究了层间接触条件对沥青路面高温性能的影响.应用BISAR计算了不同层间接触条件下的沥青面层剪应力,通过直剪试验测定了洒布不同粘层材料的复合马歇尔试件的抗剪强度,采用车辙试验测定复合式车辙板的DS和总变形量.研究结果表明：完全光滑的层间接触条件大幅提高了沥青面层的最大剪应力,并加速了沥青面层发生剪切破坏而出现车辙;粘层提高了层间抗剪强度,不同的粘层材料对层间接触条件的改善效果不同;高抗剪强度的层间接触能提高复合式车辙板的高温性能;采取适当措施改善层间接触条件,对提高沥青路面的高温性能具有重要意义.     

含孔复合材料层合板拉伸强度研究

对含孔复合材料层合板的破坏模式和拉伸强度进行了研究,考查了孔的直径和形状对层合板强度的影响.通过实验研究,测量出含孔层合板的强度.利用有限元软件ABAQUS的子程序USDFLD建立了逐渐损伤失效模型,对层合板的强度进行了数值模拟.研究结果表明,数值模拟得到的强度值和实验测量的强度值吻合较好,文中建立的数值模型可以有效地预测含孔层合板的强度.     

复合材料层板层间剪切滑移模型

针对复合材料层板层间剪切滑移现象,提出了一种精确的分析模型。位移场采用传统形式,位移变量少,平衡方程简洁,但通过构造剪切变形函数,成功地满足了非滑移界面的连续条件和滑移界面的位错条件,使模型具有很高的精度,还首次导出了各类边界条件下滑移模型的解。     

复合材料层合板低速冲击及其剩余压缩强度

为了研究冲击能量对层合结构冲击性能及吸能特性的影响规律,本文主要采用不同冲击能量作用下的复合材料层合板低速冲击性能及其剩余压缩强度的研究方法.通过低速冲击实验,研究了冲击能量对复合材料层合板的损伤影响.通过准静态压缩试验,较好地分析冲击能量对试件的压缩剩余强度的影响.     

层间结构材料在复合材料中的利用

总结以往的资料以及10多年来的新发展，讨论了0维物料对聚合物复合的结构特征，层间结构材料的层间有机化插入，以及制备的聚合物复合材料性能与应用。特别对粘土体系的层间结构特征和有机化插入机理进行了详细分析。     

干纤维自动铺放参数对复合材料剪切性能的影响

为了研究自动铺放过程中干纤维工艺参数对复合材料剪切性能的影响，分析了不同干纤维铺放工艺参数对层合板样件层间剪切性能的影响.结果表明：在给定参数范围内，丝束张力对剪切性能的影响最大；随着丝束张力的增大，纤维展平效果得到提升，剪切性能增强；而随着丝束张力的继续增加，纤维断裂几率增大，剪切性能降低.结合正交试验L9(3³)方法确定优选的铺放工艺参数为：丝束张力4 N,压紧力200 N,铺放速度100 mm/s,此时复合材料试件的剪切性能得到明显提升.     

复合材料层合板斜切型挖补修理试验

为研究拉伸载荷作用下不同挖补角和附加层数对复合材料胶接挖补修理接头刚度、强度、失效模式及关键位置应变变化的影响,开展了复合材料层合板斜切型挖补修理接头拉伸试验.采用一种碳纤维织物增强树脂复合材料作为母板与补片材料,一种改性环氧树脂胶膜作为胶层材料,设计了斜切挖补角分别为1.8°、2.6°、3.5°、4.4°,附加一附加层或二附加层的斜切型挖补修理试验件.拉伸试验结果表明,在1.8°至4.4°挖补角范围内,所研究的接头刚度和强度随挖补角的增大而减小.附加层数的增加能够有效提升接头的刚度及强度.接头的失效可以概括为四种模式,与挖补角及附加层数目相关。接头关键位置点的纵向应变变化能够动态反映接头的失效过程.