复合材料层合板工程常数的光纤光栅测试与分析

复合材料工程常数的精确测试是合理有效开展复合材料结构力学分析与评估的基础。采用埋入式光纤光栅测试技术对复合材料结构应变特征进行测量,可有效获取复合材料的工程常数,如弹性模量、泊松比等。本文将光纤光栅与引伸计、应变片的单向应变测试结果进行了对比,得出不同测试方法下弹性模量的结果,验证了光纤光栅测试方法的可靠性和有效性。进一步通过在复合材料试件内部分别铺设横向及纵向的光纤光栅,对复合材料试件的泊松比进行了测试,并与应变片的测试结果进行了对比。试验结果表明,光纤光栅相对于应变片测试灵敏度更高,测得的泊松比数值更为稳定。     

横向集中力作用下悬臂薄板形变分析

对悬臂矩形薄板上作用的横向集中力进行了处理，导出它在任意横向集中力作用下的挠度方程组。建立了悬臂薄板弯曲形变与尺寸、荷载、弹性模量和泊松比之间的关系。据此给出用悬臂薄板弯曲形变测定板材弹性模量和泊松比的实验方案。进行了钢、铝合金、有机玻璃和玻璃布酚醛复合板的弯曲实验和拉伸实验。二者数据一致。     

基体中含有随机分布裂纹的纤维增强复合材料的总体弹性常数

本文应用自洽方法计算了含随机分布裂纹的基体的等效弹性常数,然后利用GMC方法计算了复合材料的总体弹性常数.结果表明,随着裂纹密度的增加,基体的等效弹性模量和泊松比会降为零;而同时,复合材料的纤维方向的弹性模量的下降,但是仍然能达到没有裂纹时的90%.这表明当基体完全破坏的时候,纤维仍能够在纵向承受载荷.另外,当基体的等效弹性模量和泊松比会降为零时,复合材料的横向弹性模量和剪切模量都接近为零,表明这时复合材料无法承受横向的拉压力和剪切力.     

玻璃纤维增强复合材料板的动力分析及其材料常数测试

首先建立对称层合板横向弯曲自由振动的微分方程，应用差分法进行层合板基频的数值计算，进而给出测试正交编织纤维铺层的正轴向弹性模量的动态方法。为说明动态法的有效性，作者还进行了铝合金板材弹性模量和泊松比的动态和静态测试。测试结果表明，动态测试结果不仅满足工程精度的要求，还具有简便、快速和重复性好的优点，特别适宜复合材料性能测试。     

活性粉末混凝土单轴循环压缩试验条件下力学特性研究

通过对3种钢纤维体积含量(0％、2％、4％)活性粉末混凝土在较长龄期(3年)进行单轴循环及常规单轴压缩试验,得到其在对应加载制度下轴向及径向应力应变全曲线数据.比较分析了3种钢纤维体积含量活性粉末混凝土在两种加载制度下峰值强度、轴向峰值应变、弹性模量、泊松比、破坏模式及轴应力体应变曲线的异同,并对RPC基本力学性能随钢纤维体积含量增加的变化规律进行了定量分析.结果 显示:峰值强度、轴向峰值应变、弹性模量、泊松比、破坏模式只与钢纤维体积含量有关,与加载制度无关;活性粉末混凝土峰值强度、轴向峰值应变、泊松比随钢纤维体积含量的增加而增大;对3种钢纤维体积含量活性粉末混凝土在单轴循环压缩试验条件下的滞回性能也进行了详细分析.     

用截面固结法测定钢丝帘线泊松比

对轮胎设计的有限元计算中关于泊松比的应用提出了新的见解，认为应该把泊松比计算式中的横向应变改成帘线横截面变化率较为妥当。介绍了用“截面固结法”测定钢丝帘线横截面变化率的实验方法。     

轮胎帘线/橡胶复合材料弹性常数的测试研究

以复合材料的微观力学理论和宏观力学理论为基础,探讨了轮有限元分析用帘线／橡胶复合材料弹性常数的测试。对哈尔平－蔡方程式、高夫－汤哥拉方程式和赤垢以－平野方程式在简化为单层横向同性体帘线／橡胶复合材料弹性常数（纵向弹性模量E1、横向弹性模量E2、面内剪切模量G12、主泊松比μ12和次泊松比μ21）计算中的应用进行了分析探讨,提出用钢丝帘线模截面积变化率来表征钢丝帘线的泊松比μc,并推荐用同固结法测试μc。可用激光散斑法、云纹法（配合微机图像处理技术）和轨道剪切法测试不同的钢丝帘线／橡胶复合材料弹性常数,对μ12大于1的现象进行了讨论。     

滑坡深部位移的物理力学参数敏感性分析

应用地学软件Geo-studio中的渗流模块和应力应变模块,基于正交设计原理来研究滑坡变形的参数敏感性。结果表明,渗透系数、饱和体积含水量、容重、粘聚力、内摩擦角、弹性模量和泊松比这七个因素中,滑坡深部位移最为敏感性的三个因素依次为内摩擦角、容重和渗透系数,弹性模量、饱和体积含水量与粘聚力敏感性次之,最不敏感的因素是泊松比。     

一种预测单向玄武岩纤维复合材料横向弹性模量的方法

根据单向玄武岩纤维复合材料中纤维排列方式,考虑几何对称性,并引入应变协调假设,提出了一种矩形代表性单元。根据代表性单元内纤维和基体的分布推导出单向玄武岩纤维复合材料的横向弹性模量。与实验、其他理论的结果比较表明,该代表性单元方法可以较好地预测单向玄武岩纤维复合材料的横向弹性模量。     

滑坡深部位移的物理力学参数敏感性分析

应用地学软件Geo-studio中的渗流模块和应力应变模块,基于正交设计原理来研究滑坡变形的参数敏感性。结果表明,渗透系数、饱和体积含水量、容重、粘聚力、内摩擦角、弹性模量和泊松比这七个因素中,滑坡深部位移最为敏感性的三个因素依次为内摩擦角、容重和渗透系数,弹性模量、饱和体积含水量与粘聚力敏感性次之,最不敏感的因素是泊松比。     

3D打印成型的尼龙11力学性能变化及先进测试方法

尼龙11(PA11)在3D打印成型后有良好的力学性能,是理想的计算机辅助设计(CAD)性能验证手段。3D打印工艺对材料力学性能的改变是关注热点,以PA11为原料,通过3D打印机激光选区烧结(SLS)成型后,分别通过应变片、动态振动及非接触全场应变等测量方法准确测量3D打印成型后的PA11材料的力学性能中的弹性模量E和泊松比μ,分析PA11材料在3D打印成型工艺下相对于注塑工艺由于致密性下降,从而改变了力学性能,弹性模量表现为下降而泊松比表现为增大。无损的动态振动测量和非接触全场应变测量相比常规应变片测量能获得更多数据,且试验误差均比常规应变片测量方法的结果小,是近年来的测试发展新方向。     

单搭接接头峰值应力数值模拟的正交法分析

运用正交试验法研究了几个主要力学和几何参数如泊松比,弹性模量和被粘物厚对单搭接接头Von Mises等效应力的影响。有限元分析结果的极差分析、方差分析和最优方案的工程平均等结果表明:被粘物厚对单搭接接头Von Mises等效应力影响最大,弹性模量次之,泊松比影响程度最小。分析可知:高的泊松比、低弹性模量和被粘物厚的增大会使得Von Mises等效应力值显著降低。     

单向纤维复合材料的弹性常数研究

本文提出计及纤维不连续时纵向弹性模量和纵横泊松比的估算公式,比一般混合律公式适用范围更广。同时证实朱颐龄的外方内圆模型计算横向弹性模量比回字模型更合适,与文献[3]的试验数据很吻合。文中也列出与试验相符合的简化估算公式,供夹层结构优化设计时使用。     

碳纤维增韧增强氮化硅陶瓷基复合材料力学性能的数值模拟

基于Tanake-Mori基体平均应力以及Eshlby等效夹杂法，提出了1种求连续相材料的应力和应变的近似理论，由此可精确评估两相和3相复合材料的力学性能。本文利用计算机模拟对碳纤维增韧的氮化硅复合材料（Cf/Si3n4)的弹性模量、剪切模量和泊松比进行理论计算，从其内部微观结构出发，探讨了不同相含量、气孔的含量以及形状等复合材料力学性能的影响。     

铝用炭素材料弹性模量的测定方法探讨

铝用炭素材料的弹性模量与其抗热震性有很大的相关性。弹性模量测定分为静态法和动态法,而动态法又有横向振动共振法和纵向振动共振法两种不同的激振方式。从弹性模量的类别来说,静态法和纵向振动共振法都属于长度方向上的应力应变关系,也称之为杨氏模量,而横向振动共振法本质上是切变模量。铝用炭素材料因骨料颗粒较大,不能普遍适合采用横向振动共振法测定弹性模量,而静态法和纵向振动共振法能够很好地测定铝用炭素材料弹性模量。由于铝用炭素材料弹性形变阶段的非线性,采用静态法测定的结果明显要比纵向振动共振法小。鉴于铝用炭素材料在铝电解过程中处于受迫振动状态,采用纵向振动共振法测定弹性模量能够更加真实地反映铝电解生产的实际情况。     

矿山浅埋隧道开挖引起的地表沉降分析

为了进一步研究浅埋矿体开采过程中隧道开挖引起的地表沉降,利用FLAC3D软件数值模拟了风化砂岩中浅埋隧道的开挖过程,研究了风化砂岩的力学参数(弹性模量、泊松比、凝聚力和内摩擦角)对地表沉降的影响。数值模拟研究结果表明:风化砂岩的弹性模量与地表沉降之间存在反相关关系,泊松比与地表沉降之间存在正相关关系,凝聚力和内摩擦角与地表沉降之间不存在相关关系,地表沉降曲线随着弹性模量的增加(或泊松比的减小)而趋于平缓,地表沉降最大值随着风化砂岩弹性模量的增加(或泊松比的减小)而减小。研究成果可为我国矿山隧道开挖引起的地表沉降预测和安全分析提供参考。     

不同软弱夹层对地质钻探孔壁围岩的稳定性影响分析

含软弱夹层的钻孔孔壁稳定性是制约钻探的关键问题，其稳定性的制约因素众多。在分析圆孔弹塑性理论的基础上，建立软弱夹层三维钻孔模型，采用摩尔-库伦判别准则，研究不同地质钻孔孔径、软弱夹层倾角、厚度以及其弹性模量、内聚力和泊松比条件下，孔周的围岩稳定性系数变化规律。结果表明：（1）完整围岩（软弱夹层厚度0 m）明显高于含软弱夹层孔壁的稳定性系数；（2）孔壁的稳定性随孔径大小增加而降低，随软弱夹层倾角和厚度的增加而降低；（3）孔壁的稳定性随泊松比的增加而降低，随弹性模量和内聚力的增加，变化规律则相反，稳定性系数对泊松比、内聚力、弹性模量的灵敏性依次降低。     

英斯特朗双轴式引伸计成功解决塑料材料泊松比测试精确度挑战

世界领先的材料试验机设备制造商美国英斯特朗公司在Chinaplas 2012国际橡塑展上向行业介绍了其双轴式高分辨率引伸计,可以更为精确地同时测量塑料材料的轴向与横向应变,从而有效解决了塑料材料测试中常会遇到的泊松比     

灰岩的波速与力学参数之间的相关性研究

为研究灰岩的波速与单轴抗压强度、弹性模量、泊松比之间的相关性,对18块灰岩进行了声波透射实验和单轴抗压强度测试,探讨下纵、横波速度与岩石力学参数之间的关系。研究表明：纵波速度与单轴抗压强度呈指数函数关系;弹性模量随着纵波速的增加而增大呈线性函数关系;泊松比随着纵波速度的增加而减小,呈线性函数关系;横波速度与抗压强度、弹性模量、泊松比表现出与纵波相同的函数关系,但横波速度的预测精度普遍小于纵波。     

浅析几种应变测量装置测试复合材料拉伸性能的差异

应变测量是复合材料力学性能测试中的关键环节,不同应变测量装置测量原理不同,各具优缺点。设计复合材料拉伸试验比较3种应变测量装置测试拉伸断裂应变与泊松比的测量结果。通过单因素方差分析与不确定度评定,对电阻应变计、电子引伸计和视频引伸计的测量结果进行比较,结果显示,对于拉伸断裂应变测试,电阻应变计的测试值偏低,并与其他2种应变测量装置的测试结果存在显著性差异。3种应变测量装置测量泊松比的不确定等级相近,但电子引伸计精度要高于电阻应变计和视频引伸计。