短纤维增强橡胶密封复合材料纵向拉伸模量的预测方法

摘要： 建立了含界面相、纤维和基体的短纤维增强橡胶（SFRR）密封复合材料纵向拉伸模量的预测模型,采用Mori Tanaka方法得到了SFRR的纵向拉伸模量的预测公式,将其计算结果与试验数据进行对比;同时,探讨了纤维体积分数、界面相的厚度和模量对复合材料纵向拉伸模量的影响.结果表明：纵向拉伸模量预测模型的计算值与试验值较吻合,其最大相对误差为11.2%;SFRR的纵向拉伸模量随着纤维体积分数的增加而增大;界面相模量对SFRR纵向拉伸模量的影响显著,当界面相模量小于基体模量时,SFRR的纵向拉伸模量随着界面相厚度的增加而减小;当界面相模量大于基体模量时,SFRR的纵向模量随着界面相厚度的增加而增大.     

单向拉伸应力状态下沥青混合料强度和刚度特性

为了解单向拉伸应力状态下沥青混合料的强度、刚度特性及破坏原因,进行不同加载速度的直接拉伸动回弹模量、静回弹模量及强度试验,揭示沥青混合料强度、回弹模量、破坏应变、应变能等参数随加载速度的变化规律。建立初始开裂对应的各个力学参数与加载速度之间的幂函数关系,并从破坏机理上将材料设计与结构层的设计相统一。研究结果表明:在单轴拉伸试验中,沥青混合料的动、静回弹模量随加载速度的增大而呈幂函数增大,且动回弹模量随着温度的升高而降低;进行不同加载速度的破坏试验时,试件的初始开裂应变基本保持稳定,且表现为拉应变破坏特征,故拉应变是导致沥青混合料发生破坏的原因,用第二强度理论作为直接拉伸条件下的破坏准则较合适。     

冷却方式及时效处理对580℃气体渗氮层的影响

工业纯铁(厚度为1mm)经580℃气体渗氮4h后进行不同方式(油淬,炉冷)的冷却,然后对油淬的试样进行自然时效和100~220℃的人工时效.采用X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、维氏显微硬度计和拉伸疲劳实验机等研究了不同热处理条件下渗氮层的微观组织结构和力学性能.结果表明:渗氮试样完全由化合物层和扩散层组成,冷却方式不改变化合物层的厚度和最外层的相结构,却显著影响扩散层的微观组织和力学性能.油淬试样的扩散层在自然时效过程中形成大量的氮原子团簇从而产生了自然时效强化;人工时效可以控制油淬试样扩散层中析出相的种类和数量,低温时效的析出相主要为α′′-Fe16N2相,较高温度时效的析出相主要为γ′-Fe4N相;自然时效样品具有很高的硬度和强度,人工时效样品的硬度和强度随时效温度的升高而降低,较高温度时效有助于提高延伸率;化合物层对渗氮层的强度没有很大影响,但却显著降低了渗氮层的拉伸疲劳强度.     

闭模发泡聚丙烯材料的研究

该文研究新工艺对闭模发泡聚丙烯的影响,结果表明,使用芥酸酰胺和硬脂酸锌改性后的碳酸氢钠发泡剂具有更高的分解温度和更宽的分解温度区间;使用聚丁烯改性后,聚丙烯基体树脂的起始结晶温度降低,从而使聚丙烯具备更好的充模效果,在闭模注塑的成型工艺条件下,高倍率发泡时聚丙烯材料具有更好的外观。与未发泡聚丙烯材料相比,发泡后的聚丙烯材料最高可以减重16.5%(质量分数),且拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度仅出现轻微的下降。     

LLDPE/MWCNTs复合薄膜的结晶行为和力学性能

为提高线性低密度聚乙烯(LLDPE)的拉伸强度和模量,扩大其应用领域,将多壁碳纳米管(MWCNTs)与LLDPE共混,通过熔体挤出-拉伸法制备了LLDPE/MWCNTs复合薄膜.利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱分析和拉伸测试对LLDPE/MWCNTs复合薄膜的结晶行为及力学性能进行表征.结果表明:MWCNTs在基体中分散均匀,形成取向的纳米杂化串晶结构;MWCNTs和LLDPE基体间界面结合力较强;MWCNTs的异相成核作用促进了聚合物分子链的结晶,使结晶度增加;MWCNTs的加入显著改善了复合薄膜的拉伸强度和模量,当MWCNTs的含量为1%时,拉伸强度和模量分别提高了101.8%和117.6%,同时,韧性也提高到原来的2.5倍.     

计及基体刚度的单向复合材料应力集中分析

提出了一种计及基体拉伸刚度效应的修正剪滞模型，用于研究单向纤维增强复合材料中由于纤维或基体破坏所引起的应力重分布问题。文中定量讨论了纤维／基体拉伸刚度比及纤维体积分数对断口邻近的纤维和基体的应力集中的影响。证实了当基体拉伸模量较低（如树脂基复合材料）及纤维体积分数较大时，可以忽略基体刚度对应力集中的影响；而对于其它情形（如陶瓷、金属基复合材料），就不可忽略基体刚度的影响。     

面曝光快速成形制件的拉伸强度

为了研究面曝光快速成形工艺的制作参数和制件放置方式对制件强度的影响,按照国家标准设计了测试件,在不同的制作参数和制件放置方式条件下,对测试件进行了拉伸实验,研究了不同制作参数和制件的放置方式对制件拉伸强度的影响.结果表明,曝光时间在60~360s范围时,随曝光时间的延长,拉伸强度由2.21MPa逐渐增大到15.94MPa;切层厚度在0.05~0.5mm范围时,随切层厚度的增大,拉伸强度由17.33MPa逐渐减小到1.90MPa;放置方式对测试件的拉伸强度有显著影响,沿长度方向放置制件时的拉伸强度最高.     

碳纤维增强PBT/SEBS复合材料的热力学性能

以碳纤维(CF)为增强体,以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)/氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)为复合基体,制备了一系列不同CF质量分数的PBT/SEBS/CF复合材料.研究了CF质量分数对复合材料体系力学、热学以及加工性能的影响.结果表明:CF可以均匀地分散在PBT/SEBS复合基体中,而没有团聚现象发生;随着CF质量分数的提高,复合体系的熔体黏度、储能模量、拉伸强度与模量、弯曲强度与模量、热稳定性均有不同程度的提高,而冲击强度则有一定程度的下降.     

氟化乙丙烯薄膜单轴拉伸力学性能试验

对150μm厚氟化乙丙烯(FEP)薄膜沿MD和TD方向裁取的试样进行4种拉伸速度的单轴拉伸试验,得到相应的屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率,并给出以应变速率为变量的线性拟合公式;进行3种拉伸应力的循环拉伸试验,得到每循环割线模量及残余应变;进行3种应力水平下的徐变试验,分析徐变发展趋势.结果表明:FEP薄膜的屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率都随着应变速率的增大而增大;随着循环次数的增加,循环割线模量及残余应变趋于稳定;拉伸应力9MPa时材料产生明显徐变.试验结果对FEP薄膜工程设计应用具有参考价值.     

碳纤维毡增强聚丙烯复合材料的力学性能

将长碳纤维开松针刺成毡,并通过双钢带压机制备了碳纤维毡增强聚丙烯复合材料(CFRPP),考察了碳纤维长度、含量、纤维毡的针刺及针刺类型、基体改性等因素对复合材料力学性能的影响,并对复合材料断面进行了扫描电镜观察以分析CFRPP界面结合情况。结果表明:实验范围内的纤维长度对碳纤维增强复合材料的力学性能基本没有影响;复合材料综合力学性能最佳的碳纤维质量分数约为30%;碳纤维毡经三角形针针刺后复合材料的拉伸性能得到较大幅度提高;相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)能够改善碳纤维与聚丙烯的界面结合,提高复合材料的力学性能,其最适宜的相容剂MPP的质量分数约为20%;将长度为80mm的碳纤维用三角针刺成毡后,以MPP改性的聚丙烯(wMPP=20%)浸渍制备得到碳纤维质量分数为30%的复合材料,拉伸强度为203.3 MPa,拉伸模量达16.6GPa,弯曲强度为223.2 MPa,弯曲模量达到12.0GPa,缺口冲击强度为752.2J/m。     

板条贝氏体中少量铁素体对高强钢强韧性的影响

以一种低成本高强钢为研究对象,对其实施了不同冷却模式的TMCP工艺实验,并利用光学显微镜、拉伸试验机、冲击试验机对其组织与力学性能进行了研究.实验结果表明:通过相变强化和在两相区的保温处理,在以板条贝氏体为主的实验钢组织中引入少量铁素体,使其拥有高强度、高冲击韧性等综合力学性能.在同类工艺条件下,试验钢的抗拉强度、屈服强度以及屈强比随终冷温度降低而升高,延伸率和断面收缩率随终冷温度降低而降低.     

控轧温度区间对含Nb热轧多相钢组织和性能的影响

以含Nb微合金化试验钢为研究对象,通过3个不同精轧温度区间的轧制+层流冷却、空冷、超快冷的TMCP工艺获得了含有铁素体、贝氏体、马氏体以及少量残余奥氏体的显微组织.分析了控轧温度区间对含Nb微合金化试验钢显微组织和力学性能的影响.结果表明,在控冷工艺参数相近的情况下,随着精轧开轧温度和终轧温度的降低,试验钢的抗拉强度减小,屈服强度、延伸率和强塑积增大.其中采用850～800℃的温度区间精轧+层流冷却、空冷、超快冷的TMCP工艺时,试验钢的屈服强度、延伸率和强塑积分别达到了513MPa,35%和25235MPa.%的最大值.     

液氮溶浸煤致裂的机理研究

为分析液氮作用下煤的致裂机理,对原煤煤样开展了液氮溶浸实验。利用激光显微镜观测液氮溶浸前后煤样的原生裂隙扩展和新裂隙萌生情况,利用断裂力学理论分析液氮溶浸下煤样原生裂隙的扩展机制。研究结果表明:1)液氮作用引起煤内温度拉应力和应力集中,当应力强度因子超过煤原生裂隙的断裂韧度时,煤样原生微裂隙扩展;2)温度拉应力使得原生裂隙周围强度不大的颗粒团拉破坏、脱落,破坏了煤样的结构,并引起新的微裂隙萌生;3)液氮作用时间对应力强度因子有很大的影响,随着作用时间增加,温度梯度增大,裂隙的应力强度因子增加,煤更易发生断裂。     

氧化石墨烯增强环氧树脂复合材料的制备及其力学性能研究

以天然石墨为原料，利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，并对其进行X-射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征。之后利用一种新型的有机溶剂三缩水甘油基对氨基苯酚（TGPAP）作为相转移剂和表面活性剂，将氧化石墨烯（GO）从水溶液转移到环氧树脂基体中，去除水分，加入固化剂进而得到混合液，最后利用浇铸法得到复合材料。通过万能测试拉力机对复合材料的拉伸性能和弯曲性能进行测试，结果表明氧化石墨烯的加入能够有效增强复合材料的力学性能：在添加0.1%（质量分数）的氧化石墨烯时，复合材料拉伸强度达到最大值77.29 MPa，与不添加氧化石墨烯相比提高了26.60%；在添加1.0%的氧化石墨烯时，拉伸模量达到最大值2 451.99 MPa，与纯环氧树脂相比提高了21.69%。     

含孔复合材料层合板拉伸失效分析研究

对国产T700/双马树脂基复合材料的含孔层合板进行了拉伸失效分析研究,分析了不同开孔直径和开孔形状对复合材料层合板拉伸性能的影响,利用有限元软件ABAQUS建立逐渐损伤失效模型,对复合材料层合板的拉伸强度进行数值模拟。研究结果表明：对于不同开孔直径的复合材料层合板,随着圆孔直径的增大,拉伸强度显著下降,对于不同开孔形状的复合材料层合板,含圆孔的层合板拉伸强度最大,然后依次是椭圆孔、方形孔、菱形孔,层合板的断裂模式都为过孔破坏。数值模拟得到的强度值与试验测量的强度值吻合较好,为含孔复合材料层合板的强度预测提供了一种有效的方法。     

钨合金力学行为的计算机数值模拟─—宏观力学性能

在微观力学行为分析的基础上，对90W合金宏观力学性能及其与微观结构因素（粘结相力学参数）之间的关系进行了计算机数值模拟研究．结果表明：钨合金性能与粘结相力学参数密切相关．随着粘结相弹性模量增加，合金的抗拉强度增加，但延伸率降低．当粘结相屈服强度800MPa时，合金抗拉强度随粘结相屈服强度增加而增大，在粘结相屈服度为800MPa时达到最大值．随粘结相抗拉强度增加，合金抗拉强度和延伸率均呈近似线性规律增加．合金延伸率对粘结相应变硬化模量极为敏感．     

不同工艺低碳Nb-B贝氏体钢组织性能

对一种不添加其他微合金元素的低碳Nb-B微合金贝氏体钢在不同工艺的组织和力学性能进行研究.结果表明,终轧温度为850℃,冷却速度10℃/s左右,终冷温度560℃时,实验钢的屈服强度和抗拉强度分别为495和720MPa,-20℃冲击功和延伸率分别为159 J和23%,实验钢组织为粒状贝氏体和准多边形铁素体;终冷温度降至480℃,实验钢组织为粒状贝氏体,屈服强度和-20℃冲击功分别提高51 MPa和93 J;终轧温度降至810℃时,屈服强度相对增加24MPa;冷却速度增大到25℃/s,组织为粒状贝氏体、少量的针状铁素体和板条贝氏体,屈服强度和抗拉强度分别为655和777 MPa,而-20℃冲击功和...     

超快冷工艺下780MPa级工程机械用钢的组织与性能

对780MPa级工程机械用钢进行了现场批量生产试制,对其组织与性能进行了研究.通过合理的成分设计,采用控制轧制和超快冷+层流冷却的两阶段冷却路径控制,获得了良好的组织与性能.结果表明:终轧后采用超快冷+层流冷却工艺,超快冷的出口温度在650℃,卷取温度在570℃,试验钢的屈服强度大于685 MPa,抗拉强度大于785 MPa,并具有良好的冲击性能、成形性能及焊接性能.试验钢的组织为铁素体+少量珠光体,同时,在铁素体的基体上,存在大量10nm左右的弥散析出或相间析出(Nb,Ti)(C,N),有效提高了试验钢的强度.     

Determination of Concrete Fracture Parameters from a Three-Point Bending Test

The mechanical behavior within the processing zone of concrete material can be well described by the crack bridging performance. The material properties related to the crack bridging are cracking strength, tensile strength, and the stress-crack width relationship. In general, the cracking strength is lower than the tensile strength of concrete. Crack propagation is governed by the cracking strength. This paper presents a method to determine the above material parameters from a three-point bending test. In the experiment, a pre-notched beam is used. Corresponding values of load, crack mouth opening displacement, and load point displacement are simultaneously recorded. From experimentally determined load-crack mouth opening displacement curves, the above-mentioned crack bridging parameters are deduced by a numerical procedure. The method can be used to evaluate the influence of coarse aggregate and cementitious matrix strength on the stress-crack width relationship, tensile strength, and fracture energy of concrete.     

聚丙烯离聚体的制备及其力学性能

用溶液法制备顺酐化聚丙烯（ＭＰＰ）及用熔融和溶液两种方法中和得到了顺酐化聚丙烯离聚体，并研究了它们的力学性能．结果表明：对于聚丙烯顺酐化，当顺丁烯二酸酐（ＭＡＨ）占反应物的７．１％时，产物中ＭＡＨ结合量为６．８％，利用率最高，达到９５．８％．用溶液法中和得到的离聚体其拉伸强度比用熔融法得到的大，且拉伸强度随顺酐结合量的增大，先增大后减小，出现极大值，中和度达到１２５％时拉伸强度和冲击强度都达到最大值．一价金属离子离聚体的拉伸强度比二价金属离子离聚体的小，所有离聚体的拉伸强度及抗冲强度明显优于聚丙烯（ＰＰ）．