金属基复合材料残余应力测定

分析了金属基复合中热残余应力的形成机理及表现特点，并对几种常用的测定金属基复合材料残余应力的方法进行了分析比较，普通Ｘ射线法虽然简便、经济、但穿透能力有限，所测值仅反映试样表面的残余应力状态；中子衍射的区域较大，测出的仅是残余应力平均值。Ｘ射线能量衍射法虽然穿透能力较强，能测出试样内部较深范围的残余应力，但由于产生衍射法穿透力强，分辩率高，能测出复合材料内部的残余应力场梯度，是测定金属基复合材料残     

纤维缠绕复合材料起伏区域残余应力

针对纤维交叉起伏区域残余应力,建立一种细观分析模型。基于热传导方程、固化反应动力学模型和复合材料层合理论,采用有限元方法和细观分析模型,对缠绕复合材料在固化工艺过程中的残余应力分布及其变化规律进行数值模拟。通过算例,研究纤维起伏区域残余应力的分布特点,结果表明:起伏纤维束不同位置处残余应力差别很大,层合区纤维束呈现拉应力状态,起伏区纤维束呈现压应力状态,富树脂区出现最大压应力;残余应力沿纤维束起伏方向呈现V型变化趋势,在纤维束上不同位置出现拉、压不同的应力状态,起伏角度最大处出现最大压应力。     

金属基复合材料界面残余应力的研究进展

综述了金属基复合材料界面残余应力的各种影响因素、残余应力的实验测试方法和理论分析方法及残余应力对复合材料宏观力学性能的影响,分析讨论了目前研究中存在的问题和不足之处,并指出了今后工作的重点与方向.     

金属基复合材料的热残余应力力学模型研究进展

金属基复合材料在高温制备的冷却过程中或热处理过程中由于组分间热膨胀系数（CTEs）的差异会产生较大的热残余应力，热残余应力对复合材料的宏观性能有着重要的影响。本文综述了分析金属基复合材料热残余应力的有限元模型和解析模型等理论模型，并指出有待深入研究的问题。     

短纤维增强金属基复合材料的细观塑性变形与宏观性能

本文研究单向短纤维增强金属基复合材料的细现弹塑性变形和宏观弹塑性响应。假设纤维是弹性体,基体是弹性粘塑性体。利用有限元法分析了复合材料可周期性重复的单胞的细观弹塑性应力场;利用体积平均的均匀化方法研究了复合材料的弹塑性应力-应变关系。本工作着重分析复合材料中纤维与纤维、纤维与周围基体的相互作用机理。     

金属基复合材料中热残余应力的分析方法及其对复合材料组织和力学性能的影响

对目前金属基复合材料热残余应力的分析方法进行了概述,并对热残余应力对金属基复合材料的性能影响进行了分析,提出了目前在复合材料热残余应力的实验分析和理论计算中仍存在的问题以供材料科学工作者共同研究解决.     

SiCw／Al2O3复合材料残余应力分析

利用Ｅｓｈｅｌｂｙ模型计算了碳化硅晶须补强氧化铝复合材料中的晶须含量对残余应力的影响，与Ｘ－ｒａｙ衍射测量的数据进行比较，两者结果非常接近。随着晶须含量的增加，基体Ａｌ２Ｏ３中残余张应力增加，而碳化硅晶须中的残余压应力降低。     

碳化硅晶须增强铝基复合材料热残余应力的宏观特征

采用Ｘ射线宏观应力测试方法，测量ＳｉＣｗ／ＬＤ２复合材料的热残余应力，应用盲孔及电阻应变片技术，研究热残余应力对宏观应变释放的影响。结果表明，热残余应力在材料表面呈三向拉应力状态，且不能引进宏观应变释放，是伪宏残余应力。冷处理可降低复合材料的热残余应力。     

表面冶金复合材料残余应力产生及对热疲劳性能影响

本文通过对基体及焊层材料线膨胀系数及焊层表面应力的测试，阐述了热喷焊层残余应力产生的原因主要与第一、二次冷却过程有关，表面冷却速度是影响焊层表面应力的关键因素，分析了表面应力对焊层热疲劳性能的影响，焊层表面残余压应力对焊层抗热疲劳性有利。     

Ti/CFRP超混杂复合材料残余应力研究

由于组成Ｔｉ／ＣＦＲＰ超混杂复合材料层板的炭纤维、钛合金薄板及树脂的热膨胀系数的差异,以及树脂固化过程的收缩,在层间有残余应力形成,残余应力的存在会对材料的力学性能及加工性能产生影响。因此采用应变片包埋法和非对称层板法对该Ｔｉ／ＣＦＲＰ的残余应力进行了研究,推导出计算层板残余应力的计算公式,经修正后的计算结果与测试结果基本吻合。     

复合材料层合板的固化残余应力和变形分析

本文采用非线性有限元方法研究了复合材料层合板在固化后期降温过程的残余应力和变形问题。考虑了材料的热物理与力学性质随温度的变化以及变化率和应力间耦合的影响。给出了一些有意义的结果。     

数值计算模拟复合材料固化中夹杂气泡的影响和残余应力的变化

复合材料的固化有着复杂的内部过程,传统的工艺条件难以保障产品的质量。影响复合材料成型质量的主要因素为树脂基体内的气泡的增长和各铺层之间的残余应力,本文作者分析气泡和残余应力形成的机理,建立过程模型,并编制计算机程序模拟计算气泡的增长和残余应力的形成,为复合材料成型工艺的设计提供依据。     

粘弹性基体复合材料层合板的固化残余应力和曲率变化

粘弹性基体复合材料层合板因铺层取向差异而产生的固化残余应力会随层合板在室温下放置时间的推移而变化, 这一过程可通过非对称层合板的曲率变化得到反映。本研究通过非对称板的曲率变化实验来观察板内残余应力的变化过程, 并根据细观复合材料力学理论和适宜的变形分析方法建立一种与残余应力最终稳定分布相对应的铺层修正折减模量矩阵, 用于进行层合板固化残余应力和曲率变化的渐近值预测, 并依此确定固化后残余应力的变化范围。     

考虑应变率影响的厚壁筒残余应力场分析

本文针对弹塑性拉压循环加卸载条件下，不同的应变率（１０－４－１０－２ｓ－１）变化，对高强钢（ＰＣｒＮｉ３ＭｏＶ）材料的屈服应力、应变硬化参数和反向屈服应力等参量的影响进行了实验研究，提出了便于理论计算的简化弹塑性本构模型，并假设拉屈服应力与压屈服应力的差值不随应变率的不同而发生变化，这一假定与实验结果相符合，且便于工程计算。针对厚壁筒自紧加工工艺的残余应力场分析问题，用本文提出的模型对厚壁筒在四种不同的应变率条件下进行自紧加工时残余应力场的变化及不同的自紧效果进行了详细的分析和比较，并提出了改进工艺过程和提高自紧效果的建设性意见。     

充氢工艺对复合材料储氢气瓶残余应力的影响

温升是复合材料储氢气瓶充氢过程中十分重要的问题,由于温度场的不均匀和材料热膨胀系数的不同,热机械耦合效应必然存在。为了研究复合材料气瓶充氢时的热机械耦合效应,该文提出了流-热-固耦合分析方法。该方法先建立复合材料气瓶充氢过程的computational fluid dynamics (CFD)分析模型,采用该模型分析充氢过程气瓶的温度分布;再建立复合材料气瓶的热-机械耦合分析模型,将CFD模型获得的温度场输入到热机械耦合模型中,并施加位移和载荷边界条件,分析热-机械耦合效应,通过解析解和试验数据验证方法的可靠性和准确性。采用该方法研究充氢速率、充氢口位置和气瓶几何尺寸对温度场、应力场的影响,该文获得的结果将为复合材料储氢气瓶的设计和充氢工艺优化提供技术支持。     

复合材料的界面损伤过程与弹塑性本构关系

探讨了颗粒增强复合材料在三向拉伸荷载作用下界面逐渐开裂的过程及材料弹塑性本构关系的改变。应用W eibull 统计学理论描述界面由局部到全部的开裂过程。对于进入弹塑性阶段的材料本构关系采用割线模量理论。数值分析结果表明, 界面开裂过程取决于荷载模式、界面强度以及颗粒形状等几方面因素。      

压铸态SiCw／Al复合材料中的热残余应力

利用X射线衍射方法,研究了压铸态SiCw/6061Al复合材料中热残余应力。结果表明,压铸态复合材料基体中存在三向不等的热残余拉应力,各向应力分量差异主要与晶须的择尤取向有关。晶须体积分数越高,则晶须的择尤取向程度越明显,因而复合材料中各向残余应力分量的差异就越大。     

测量复合材料残余应力场的新方法

本文建立了一维表面光栅衍射光强分布与表面应变之间的理论关系,再利用弹性理论,即可求出材料中的残余应力,从而开拓了残余应力的测试方法;在测试技术方面本方法是在试样表面制作一维表面光栅,在激光束的照射下,形成一列清晰的衍射光斑,当试样背面剥层释放残余应力而发生形变时,引起表面光栅栅距d的变化,反映为放大了一列衍射光斑间距的变化,用电荷耦合器件将光信息快速地转换为电信号,以及A/D转换和微机控制的光信息处理系统,可高精度(m)、快速(s)地测试表面应变和残余应力的定量结果,这是一种测试分析表面应变和残余应力及其之间关系的新方法.      

界面相性态对纤维增强复合材料内应力传递的影响

本文用有限元法研究了具有基体裂纹的纤维增强复合材料内的应力传递问题。假设纤维与基体的界面为非理想的，文中运用“弹簧层”模型首先分析了在不同的组分弹性模量比、纤维体积含量与边界约束条件下，界面相性态对复合材料的应力传宾影响，然后进一步考察了在几种典型的损伤模式下界面附近的应力分布情况。     

高温下短纤维增强金属基复合材料界面的微观结构和热残余应力状态研究

利用透射电镜观察了δ-Al₂O₃短纤维增强Al-5.5Mg合金复合材料界面在不同环境温度下的微观结构特征。 同时, 基于该类复合材料的单纤维模型, 利用弹塑性有限元分析方法, 研究了在不同温度下界面热残余应力的大小和分布情况, 并讨论了热残余应力对界面行为的影响。 最后, 讨论了界面的微观结构和热残余应力特征对复合材料整体性能的影响。 研究表明, 不同环境温度下, 界面具有不同的微观结构和热残余应力特征, 这些特征的变化将引起复合材料整体性能的明显变化。