复合纤维增强复合树脂无石棉摩阻材料研究

本工作研制了一类新型复合纤维增强复合树脂无石棉摩阻材料．研制的复合树脂聚合物有高的热稳定性，研制的摩阻材料有高的摩擦稳定性和耐磨性，特别适合于制造高性能的轿车用制动器材片．     

复合纤维增强复合树脂无石棉摩阻材料研究

本工作研制了一类新型复合纤维增强复合树脂无石棉摩阻材料，研制的复合树脂聚合物有高的热稳定性，研制的摩阻材料有高的摩擦稳定性和耐磨性，特别适合于制造高性能的轿车用制动器衬片。     

短切玻璃纤维增强PA6的缺口冲击性能

用仪器化冲击试验研究了玻璃纤维对短切玻纤增强PA6(SGF-PA6)悬臂梁缺口冲击性能的影响.一方面,纤维限制和约束了PA6基体的塑性变形,有降低复合材料冲击韧性的影响.另一方面,冲击断裂过程中的纤维/基体界面破坏和纤维拔出可吸收一部分能量(在断口分析中很少看到纤维的断裂,所以未考虑纤维断裂的影响),这有增加复合材料冲击韧性的影响.这两个因素共同影响SGF-PA6的缺口冲击性能.冲击曲线的最大力值与界面破坏和纤维拔出有关.试验结果显示,随着温度降低,SGF-PA6的缺口冲击性能降低.但在相同的低温条件下,SGF-PA6的缺口冲击韧性优于纯PA6,所以认为界面的破坏和纤维的拔出对SGF-PA6的低温冲击韧性有重要作用.     

摩阻材料的发展历程与展望

以增强纤维的选用为线索 ,回顾了汽车用摩阻材料发展历程中具有代表意义的几个阶段 ,分析了各阶段的特点 .介绍了目前摩阻材料的发展概况 ,对摩阻材料的发展提出了一些看法     

芳纶短纤维增强天然橡胶的磨耗性能及破坏特征

研究了纤维含量、纤维取向、磨耗负荷和热老化对芳纶增强天然橡胶磨耗性能的影响,结果表明：纤维垂直于摩擦面时,材料的常规和高负荷下以及热老化后的磨耗性能均比基胶有较大的提高．同时描述了在３个方向上材料磨耗破坏的不同特征和纤维改变裂纹扩展路径所形成的特殊磨耗破坏机理．     

不同胶粘剂含量下摩阻材料冲击韧性和硬度对摩擦学性能的影响

纤维增强摩阻材料的抗冲击韧性和硬度对摩擦学性能有一定影响，但并不惟一决定摩擦系数和磨损率的大小。在胶粘剂含量为25％时，硬度有最大值为88．13(HRL)。在胶粘剂含量为28％时，无缺口冲击韧性有最大值为4．68kJ／m^2。在胶粘剂含量较低时，硬度对摩擦性能起主要作用；在胶粘剂含量较高时，冲击韧性对摩擦性能起主要作用。     

原位生长碳纳米管增强SiCf/SiC复合材料的力学性能简

碳化硅纤维增强碳化硅复合材料（SiCf/SiC）是航空航天和聚变能源等高技术领域理想的高温结构材料,改善纤维与基体的界面结合是提高其力学性能的关键。本文采用化学气相沉积法在纤维表面原位生长碳纳米管,以达到改善纤维与基体的结合同时对复合材料进行二次增强的目的。结果表明,采用碳纳米管增强的SiCf/SiC复合材料的力学性能有不同程度的提高,特别是当碳纳米管的体积分数为5．31％时,复合材料的断裂韧性提高106．3％。纤维表面的碳纳米管层与纤维结合较弱,能够促进纤维的拔出,从而促进复合材料断裂韧性的提高;另外,碳纳米管的拔出对复合断裂韧性的提高也有一定的促进作用。     

界面强度对纤维增强复合材料宏观韧性的影响

 研究不同的界面强度对纤维增强复合材料宏观韧性的影响。考虑材料的细观非均匀分布,采用数值试验的方法模拟了带缺口的纤维增强复合材料试件在单轴拉伸情况下的损伤破裂过程。结果表明,在满足界面应力传递所需强度的前提下,界面强度对复合材料宏观韧性影响很大,复合材料的宏观韧性随界面强度的提高而降低。且在较弱界面纤维增强复合材料破坏时,可以观察到界面脱粘、裂纹偏折、纤维桥联和拔出等现象。     

纤维增强脆性基复合材料的力学性能和破裂过程研究

研究了弱界面长纤维增强脆性基复合材料在单轴拉伸荷载下的力学性能及其破裂机理和破坏过程。采用基于细观损伤力学基础上开发的针对材料破坏过程分析的MFPA2D数值模拟程序,考虑材料物理力学参数在细观尺度上的非均匀性,对复合材料的变形、损伤直至失稳破坏的全过程进行数值模拟。结果表明当脆性基体复合纤维后,复合材料的强度、刚度都随之提高,并随纤维的增加而增加;复合材料的韧性也大为增强,可观察到界面脱粘、裂纹偏折、纤维桥联和拔出等现象,并得到相应的声发射模拟结果。     

钢纤维与水泥砂浆界面粘结性能的试验研究

对6种不同外形特征的钢纤维和普通硅酸盐水泥砂浆的粘结性能进行试验研究，分析了在拉拔过程中钢纤维脱粘与拔出的全过程，计算并分析了不同外形的钢纤维与水泥砂浆界面的粘结强度和钢纤维粘结脱粘与拔出时做的功。为提高钢纤维－水泥基间的界面粘结，探讨了纤维外形对提高钢纤维混凝土综合力学性能的作用，提出开发高效异形钢纤维是提高纤维增强混凝土的强度、韧性和阻裂效应的重要途径。     

不同取向贝壳材料力学性能的压痕法研究

天然生物材料的组织结构特征及其与性能间的关系研究对于材料的仿生设计有重要意义.利用压痕法压研究了贝壳材料的硬度,断裂韧性及脆性指标,并结合SEM技术研究了贝壳珍珠层压痕形貌,探讨了珍珠层的增韧机制.结果表明,无论是珍珠层和还是柱状晶生长纹对其性能影响较小,珍珠层在平行于片层方向上与垂直于片层方向的性能差别较大,珍珠层明显的各向异性主要来自于其独特的组织特征.珍珠层其成分和独特的微观结构特点决定了其在应力场中是一种能量耗散结构,裂纹在扩展过程中,裂纹偏转,有机物桥联,纤维拔出等多种增韧机制在协同作用于材料韧性.     

基于纤维水泥砂浆加固的后装拔出试验

为利用后装拔出法检测纤维水泥砂浆抗压强度,模拟工程加固情况:分别采用合成纤维(聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维)水泥砂浆、钢纤维水泥砂浆对素混凝土试块进行加固处理。加固后,对加固薄层进行后装拔出试验,获得拔出力。依据拔出力代表值和纤维水泥砂浆立方体抗压强度代表值之间的关系,采用离散最小二乘逼近方法拟合测强公式。结果表明:测强公式精确度比较高,测强公式检验效果良好、符合实际意义,其中钢纤维的掺入对增加拔出力的作用要高于合成纤维。依据测强公式,后装拔出法可以现场检测推定20~90 MPa的纤维水泥砂浆抗压强度。     

弓形钢纤维增强水泥基材料断裂能模型

根据弓形钢纤维弯钩端变形情况对单根纤维拔出能量进行推导;应用概率统计方法综合评估了断裂面上各纤维的能量贡献,建立了相应的断裂能模型.试验验证表明,模型预测精度良好,且该断裂能模型与各细观参数,如纤维长度、弯钩端几何形状参数和水泥基体强度等密切相关,因此该模型不仅能用于预测弓形钢纤维增强水泥基材料的断裂能,还能用于该类材料的优化设计研究.     

水泥基体中弓形钢纤维拔出耗能模型

鉴于弓形钢纤维几何形状的特殊性,对弓形钢纤维拔出过程中的摩擦能量和弯钩端塑性变形能量分别进行了理论推导;并采用能量叠加法完成了水泥基体中弓形钢纤维拔出能耗理论计算.模型预测结果与试验结果的验证表明,不论是对部分拔出还是全部拔出的弓形钢纤维拔出能量预测均与试验结果较为吻合,模型具有较好的准确性,这将有利于今后弓形钢纤维增强水泥基材料宏观断裂能理论预测研究工作的开展.     

(1. 湖南大学 绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410082；2. 湖南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410082；3. 南通东泰新能源设备有限公司，江苏 启东 226200)

从仿生学的角度制备端部具有不同锥角(0°,2°,5°,7°)的异形钢纤维,根据纤维表面是否处理分为有化学黏结与无化学黏结2种,并使用MTS万能试验机测试了仿生异形钢纤维从水泥砂浆基体中以不同速率(2.5 mm/min,25 mm/min,250 mm/min)拔出的力和位移,并计算得到最大拔出力和拔出功.结果表明,当钢纤维端部锥角从0°增加到5°时,最大拔出力有明显的增加,但7°时稍有减小;对于5°及7°锥角的钢纤维,随着加载速率从25 mm/min增大到250 mm/min,钢纤维的最大拔出力分别增大20.2%和13.4%;而0°及2°锥角钢纤维在加载速率增加到250 mm/min时,最大拔出力相对于加载速率为25 mm/min时的最大拔出力分别减小25.9%和8.2%;0°,2°和5°有黏结钢纤维的最大拔出力与相同锥角无黏结钢纤维的最大拔出力相比,分别增加64.1%,22.2%和6.7%,而7°锥角有黏结钢纤维的最大拔出力比无黏结钢纤维的最大拔出力减小6.2%;3种加载速率下,2°锥角钢纤维拔出力所做的功最大,纤维表面是否处理对拔出功无明显影响;本文设计的异形钢纤维能有效增强钢纤维与水泥砂浆基体的等效黏结强度.     

聚丙烯纤维拔出试验声发射监测

采用室内纤维拔出试验和声发射试验,以探究聚丙烯纤维混凝土/砂浆材料的粘结破坏机理。根据聚丙烯纤维拔出试验的拔出力-拔出位移曲线,提出将聚丙烯纤维拔出破坏模型分五个阶段：完全粘结、完全粘结至部分脱粘、部分脱粘至最大脱粘、最大脱粘至完全脱粘、摩擦拔出。同步进行的声发射试验表明,累计计数-时间曲线与聚丙烯纤维拔出力-拔出位移曲线有较好的相关性,同时,声发射试验结果为提出的聚丙烯纤维拔出破坏模型提供了较好的佐证。     

秸秆纤维改良高含水率疏浚淤泥的干缩特性研究

开展室内干缩试验,探究秸秆纤维掺量、尺寸等对疏浚淤泥干缩特性的影响。通过测定裂缝开展临界时间T_(IC)、最大裂缝宽度、表面裂隙率等物理指标评价改良效果。试验结果表明:秸秆纤维可以有效促进疏浚淤泥干缩;随着秸秆掺量增大,T_(IC)逐渐降低并在掺量达到3%后趋于稳定;最大裂缝宽度与秸秆掺量呈负相关;表面裂隙率随纤维掺量增加而先减小后增大,纤维掺量为5%时的表面裂隙率最小;秸秆掺量≤1%时,纤维尺寸对T_(IC)、最大裂缝宽度、表面裂隙率的影响不明显,秸秆掺量1%时,3个物理参数随纤维尺寸增大均先减小后增大,且尺寸为0.6～1 mm的秸秆纤维的参数值最小。     

C-Mn钢和焊缝金属韧-脆转变宏观断裂行为

在韧-脆转变温度区对C-Mn钢和焊缝金属的COD,4PB,Charpy V和3NB试样进行了断裂试验。测量了试样断裂载荷、吸收功、加载点位移和断口上纤维裂纹长度,得到了纤维裂纹扩展速度及其前端标称应力随其长度的变化。结果表明随纤维裂纹的扩展,其单位长度吸收的能量降低,扩展速度加快,其前端的标称应力σ_(nom)增加,进一步的分析表明随纤维裂纹的扩展其前端三向应力度和正应力的增加导致韧-脆转变的发生。基于各试样尺寸和加载方式的不同,对其韧-脆转变断裂行为的差别进行了分析。对各种材料的断裂行为以及影响其韧-脆转变的宏观因素也进行了讨论。     

Physical and Handling Characteristics of Surgical Suture Materials

Four different suture materials were studied in this study. Pullout friction was conducted to quantitatively evaluate the handling characteristics. The effects of pullout speed, loads and size of suture materials on suture-to-suture friction were proved. Pullout speed and loads affected both static and dynamic friction resistances, and their D-values. The links of three parameters including pullout speed, size of suture materials, and simulative tissue materials to suture-to-tissue friction were studied. Both the suture-to-suture friction and suture-to-tissue friction decreased with the increase of suture diameter. Then a new simulative tissue model was proposed in the suture-to-tissue friction test.     

混杂钢纤维水泥基材料的力学行为

研究了微细钢纤维以及中等直径钢纤维混杂增强水泥基材料的力学行为．结果表明，在纤维体积分数一定的情况下，混杂钢纤维体系对水泥基材料抗折强度的改善作用可优于单一直径钢纤维，而且，不同直径钢纤维混杂还可显著提高水泥基材料的断裂能和弯曲韧性，普通纤维增强水泥基材料断裂破坏时裂缝为沿切口开展的单一贯穿裂缝，而混杂钢纤维增强的试件破坏时切口附近呈现多缝开裂的现象，采用适当体积比的两种尺度钢纤维混杂增强基体，制备出了综合力学性能优越的混杂钢纤维增强水泥基材料。