伴随纤维断裂的界面分离能的研究

考虑到Poisson效应和分离界面上摩擦应力的作用，建立了伴随纤维断裂时分离界面摩擦滑移的弹性应力传递模型，分别获得了纤维和基体界面分离和结合区域内的弹性应力解.基于能量平衡，推导出纤维断裂后界面分离需要克服的界面分离能的表达式.就SiC纤维增强复合材料对影响界面分离能的多种因素作参数化的数值计算，且结果和shear-lag结果作比较.结果表明，Poisson效应、剪切效应和摩擦应力能增大界面分离能值，抑制界面分离；而纤维断裂减小了界面分离能值，加速了界面分离.     

CFS/GFS混杂加固RC梁界面应力的参数化分析

采用非线性有限元方法对混凝土梁FRP粘胶层的界面力学性能进行参数化研究,并将所得的界面应力与解析解对比,吻合较好.在此基础上建立了CFS/GFS混杂加固梁界面有限元模型,并将其与双层CFS加固梁进行数值对比研究,结果表明:混杂加固可以有效地控制纤维布末端的界面剪应力,并且界面正应力也有所降低,这种加固方式具有优良的界面混杂效应.文中还就荷载、胶层弹性模量、胶层厚度、纤维布宽度对界面力学性能的影响进行了对比分析,计算结果表明:随着荷载与胶层弹性模量的增加以及胶层厚度的减小,端部界面应力成比例增加,而纤维布宽度在一定范围内变化时,端部应力基本上没有变化.     

纤维增强陶瓷中界面层和热应力对基体开裂的影响

基于可以考虑界面层效应和界面剪应力作用的三层组合圆筒模型,对纤维增强陶瓷材料分别得到沿纤维方向承受拉伸载荷和热降落引起的应力表达式,包括界面出现剪切滑移和裂纹在基体中扩展后的应力再分配及应力集中。在此基础上建立了可以考虑界面层和热应力影响的基体开裂临界应力求解方程。在不考虑界面层和热应力的条件下其可退化为著名的ＡＣＫ解。最后以材料ＳｉＣｆ／ＳｉＣｍ为例,计算并讨论了界面层和热应力对该临界载荷的影响,得到的理论预估值与实测值有较好的一致。     

界面层对纤维增强复合材料应力场的影响

本文对带界面层单向纤维增强金属基材料的热机械荷联合作用下的应力场进行了分析计算,并获得了其应力分布情况。     

扭转问题中界面附近的边界层

基于经典的弹性理论分析 ,在剪切载荷作用下 ,异质材料的界面处存在转角的突变。根据偶应力理论 ,这一突变将导致偶应力趋于无穷大 ,显然这是不合理的结论。利用偶应力理论分析了含有界面的圆柱体的扭转问题 ,并由摄动方法给出了位移、转角和应力场的渐近解。在此基础上 ,分析了转动梯度对异质材料界面和固定边界性质的影响。分析结果表明 ,在材料界面和固定边界附近 ,存在一组边界效应解 ,它对经典的弹性理论解有可观的修正 ,修正的大小与界面两侧材料的性质有关。     

界面效应对纳米多孔材料宏观弹塑性力学性能的影响

当多孔材料的孔洞为纳米尺度时,基体/孔洞的界面效应会对这种材料的弹塑性力学性能产生较大影响.本文通过理论分析将描述界面效应的传统数学界面模型等效为具有一定厚度的界面相模型,并基于ABAQUS的UMAT子程序开发了界面相材料模型.以此为基础,采用有限元数值模拟的方法,研究了孔隙率、孔径尺寸及界面残余应力对纳米多孔金属材料...     

界面损伤对单向复合材料应力集中的影响研究

采用计及基体刚度的修正的剪滞模型，研究了含纤维／基体界面剪切屈服效应的单向纤维增强复合材料的应力重新分布问题，定量地讨论了界面剪切强度及纤维／基体拉伸刚度比对应力集中及界面剪切屈服区长度的影响。结果表明，界面的剪切屈服或脱粘可有效地降低纤维的应力集中，应力集中因子随界面剪切强度及纤维／基体拉伸刚度比的增加而增加；界面剪切屈服区长度则随界面剪切强度的增加而减小，随拉伸刚度比的增加而增加。     

内贴CFRP加固圆形隧洞弧形界面力学性能研究

内贴碳纤维增强复合材料(CFRP)加固圆形隧洞时，弧形加固界面的力学性能是影响CFRP与衬砌混凝土两种材料能够变形协调共同承载的重要因素．考虑弧形加固界面的黏结滑移，建立了界面应力理论分析模型，分析了界面曲率变化对界面应力状态的影响；通过建立CFRP加固圆形隧洞数值分析模型，着重研究了胶层的弹性模量和厚度、CFRP的弹性模量和厚度、CFRP的粘贴层数等加固参数变化时，弧形加固界面应力状态的变化规律；最后结合具体工程案例，在兼顾隧洞衬砌满足加固条件的同时，从减小界面应力、防止结构出现剥离破坏的角度对上述参数的选择提出优化方案．计算分析与工程案例研究结果表明：界面曲率的存在使得加固界面上不仅存在环向应力，而且会存在径向应力，界面应力状态相比于加固界面为平面而言更为复杂；界面曲率的变化对界面环向应力无明显影响，但对界面径向应力影响显著，随着界面曲率半径的逐渐降低，界面径向应力水平会显著提高；选择弹性模量较小的胶层，适当减小胶层的涂刷厚度，可以显著降低弧形加固界面的应力水平，从而降低结构发生剥离破坏的潜在风险；在满足结构受力与承载要求的前提条件下，建议选择厚度较薄、弹性模量较小的碳纤维材料对圆...     

纤维混凝土界面应力传递机制的三维弹性分析

采用Love位移函数法分析了纤维拔出问题中粘结段的界面应力传递机制。建模时避免了传统模型不精确的假设,对整个粘结段直接进行三维弹性分析,获得了收敛性较好的解。分析结果表明,纤维和基体的应力及位移均为变量,且在界面上存在法向应力突变现象。将计算结果与传统模型的解进行对比,发现两者在界面剪应力和截面平均拉应力分布上也存在较明显差别。该模型满足所有平衡条件、连续条件和大部分边界条件,可用于检验纤维拔出模型的精度和微观力学分析。     

复合材料铺层板低速冲击作用下损伤的有限元分析

建立了分析纤维增强树脂基复合材料层合板在横向低速冲击作用下损伤和变形行为的有限元模型.针对铺层板的层内损伤,在采用应变描述的Hashin失效准则的基础上,建立了单层板的逐渐累积损伤本构模型;针对铺层板的层间脱层损伤,使用界面单元模拟层间粘接区域,在采用力与相对位移表示的材料模型的基础上,建立了各向同性脱层损伤模型,通过结合传统的应力失效准则和断裂力学中的能量释放率准则定义界面损伤演化规律.计算模型通过有限元软件ABAQUS/Explicit的材料模型用户子程序实现.使用该计算模型对铺层方式为(04,904)S的碳纤维增强环氧树脂基复合材料层合板在不同横向低速冲击作用下的损伤和变形行为进行预测分析,并将数值仿真结果与试验结果进行了比较,验证了所提出模型的正确性.