纤维增强复合材料(FRP)的耐候性研究

纤维增强复合材料在土木工程中越来越得到广泛应用,为了更好地发挥其使用效果,通过模拟自然环境,将其材料在水下经长时间强紫外线照射,对比有保护和无保护情况下的强度变化,进行耐候性分析研究,结果表明有保护情况下强度保持率有了明显提高。     

缝纫对复合材料层板面内单向拉伸强度的影响

缝纫方法可以极大地增强复合材料层板的层间力学性能，与此同时也对复合材料层板的面内力学性能造成一定的损伤。作者采用理论与实验相结合的方法研究了复合材料面内拉伸强度与缝纫参数的影响，研究结果表明复合材料层板的面内拉伸强度与缝纫参数密切相关，复合材料层板的面内拉伸强度将随缝纫密度，缝纫线直径的增加而减小。作者认为这是因为缝纫过程在复合材料层板中产生的初始损伤密度随缝纫密度和缝纫直径的增加而增加所造成的。     

长纤维增强PA66复合材料熔融预浸过程的纤维断裂研究

采用熔融浸渍工艺和自行设计的弯曲流道浸渍模具,对长纤维增强PA66复合材料熔融浸渍过程中的纤维断裂进行研究,建立了纤维断裂数学模型,并实验验证了模型的可靠性。通过Design-Expert软件设计实验,采用模型模拟了模具结构对纤维断裂的影响。结果表明:接触区高度差和接触区数目对纤维断裂影响显著,其次为模具的圆角半径和弯曲角度;通过减少接触区高度差以及接触区数目可有效降低纤维断裂率,提高加工过程的稳定性。     

割口单向复合材料的应力集中及强度问题研究

本文对含有中心割口的单向复合材料的细观应力集中和强度问题进行了研究。提出一种修正的剪滞模型，分析了割口前缘区域的基本为弹性和非弹性情形下的应力重新分布问题，从而得到了含有任意尺寸的割口前缘纤维的应力集中因子。在此基础上，采用细观统计破坏理论，分析了割口复合材料的拉抻强度。结果表明，应力集中因子及统计强度值均与实验结果接近。     

纤维增强复合材料横向剪切模量

考虑界面层的影响对外方内圆模型采用边界无法计算了纤维增强复合材料沿材料２－、３－主方向的横向剪切模量Ｇｓｑ（０°）和与２－、３－方向成４５°方向的横向剪切模量Ｇｓｑ（４５°）,同时还对六角形模型计算了与２－、３－主方向成４５°方向的剪切模量Ｇｈｅ（４５°）,得到了横向剪切模量随纤维体积含量Ｖｆ的变化规律．计算所得Ｇｓｑ（０°）要比Ｇｓｑ（４５°）低得多,这表明横向剪切模量也呈各向异性,但两者均在该横向剪切模量上下限的范围内,并且两种不同代表性计算单元计算得到的Ｇｓｑ（４５°）和Ｇｈｅ（４５°）是一致的．     

纤维对PEI改性环氧树脂单向复合材料形态的影响

人们改善环氧树脂基复合材料的脆性通常只改善环氧树脂基体和增强纤维间的界面，提高环氧树脂韧性的另一种常用方法是添加初始相容性良好的热塑性树脂如聚醚酰亚胺，在某一转化率（取决于体系的组成和反应温度）时体系发生相转变，体系最终的形态由相转变速率和环氧树脂反应速度所控制。本文作者研究了两种增强纤维（玻璃纤维和碳纤维）对不同环氧树脂／聚醚酰亚爱体系形态形成的影响，结果发现体系中纤维的存在不会影响基体相分离过程，但会改变体系的最终形态；形态的变化与纤维的品种关系不大；基体中不同组分的粘度是影响复合材料形态形成的关键因素。     

复合材料损伤与断裂力学研究

对纤维增强聚合物基复合材料进行了损伤与断裂力学分析,建立了材料的模型,采用基体横向裂纹的剪切迟滞分析获得较好的基体开裂的定量分析结果;采用边界配置法计算各向异性材料裂纹体的应力强度因子,建立裂纹的扩展判据,并对纤维断裂进行了弹性分析.针对玻璃纤维/酚醛复合材料层板进行了理论和实验分析,得到材质裂纹密度与刚度退化的相关曲线,实验结果验证了理论分析结果的正确性;得到应力强度因子S随裂纹尺度的变化曲线和对纤维断裂和脱胶引起的刚度退化的计算结果.     

基于集中质量法的纤维增强复合材料的损伤定位

研究了纤维增强复合材料的损伤定位方法,将其命名为“指数幂逼近-集中质量法”.首先,以纤维增强复合材料梁结构为例建立集中质量模型;然后通过理论求解获得未损伤梁的刚度矩阵,结合测试获得的固有频率和正则化的模态振型数据,获得梁结构损伤后的残差力向量,并将其作为关键定位指标;并基于指数幂思想对损伤梁结构的质量块数量进行划分,提出损伤位置逼近判定准则,确定一套规范的损伤定位流程.最后,对带有不同纤维断裂损伤的T300碳纤维/树脂基复合材料梁进行实例研究,研究发现本文提出的定位方法可有效辨识获得复合材料梁的损伤位置.     

复合材料由于损伤导致刚度降的估算

复合材料由于疲劳载荷导致的损伤因素很多,它们都将导致刚度下降,这些损伤因素的相互作用,使得复合材料的损伤机理十分复杂.本文对复合材料的一些典型损伤分别从纤维复合材料的微观结构出发、提出力学模型,对纤维断裂、界面脱胶及分层导致的刚度下降用宏观力学原理进行了分析,并与实验结果进行了比较.     

计及界面作用的单向复合材料统计强度

对单向纤维增强复合材料的纵向拉伸破坏进行了细观统计分析。基于随机扩大临界核统计模型，结合含纤维／基体界面损伤的应力集中分析结果，导出了具有界面剪切强度效应的复合材料的强度分布函数和破坏准则，得到了复合材料拉伸强度与界面剪切强度的关系，为复合材料微结构的优化设计提供了重要的理论依据。文中用已有的实验证实了本文方法和结果的正确性和合理性，并定量地讨论了最优界面粘合问题。     

复合材料强度准则中耦合系数取值范围的研究

复合材料的统一型强度准则比张量强度准则更简单，更突出了影响复合材料强度的主要参数；但同样碰到了其耦合强度系数难以确定的问题，本文从基本强度系数出发，根据破坏曲面民须闭合的特点，推导出了两个三次耦合系Ｆｘｓｓ和Ｆｙｓｓ的取值范围，对于这两个系数的确定提供了理论依据。     

复合材料界面强度的Marshall法测定及其与材料断裂韧性的关系

成功地用Marshall法测定了Nicalon SiC/7740玻璃复合材料的界面强度τ,研究了纤维在600℃空气中热暴露时的失重、热暴露时间t对τ的影响,以及τ与断裂韧性K_(10)的关系。研究发现:随着t的延长,开始纤维失重剧烈增加,之后趋于恒定。同时发现:在实验范围内,随着t的延长,τ增加,K_(10)激剧下降,即K_(10)随τ的增加而下降。     

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。     

关于复合材料力学几个基本问题的研究

凡能进行两层次分析与计算的材料便可称为复合材料。复合材料力学则是一种两层次的力学理论。相（材料）通过复合（效应、工艺）形成复合材料。复合效应分为混合效应和协同效应，其相应的混合律和协同律是复合材料力学理论的奠基石，前者已形成理论体系，后者有待形成。本文所论及的随机扩大临界核理论可解释多种形式的协同效应。此外，本文还讨论了几个有关的力学问题。     

筛分律与混和律及其在纤维强度分析中的应用

文中论述了随机变量的筛分与混和现象；由Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ－Ｓｍｉｒｎｏｖ检验表明，筛分与混和对随机变量分布的影响是强烈的；基于顺序统计量理论和Ｌｅｂｅｓｑｕｅ分解定理，导出了筛分律与混和律的表达式，并通过计算举例证明了这些表达式的正确性     

开有矩形孔的钢筋混凝土梁的承载力近似计算

本文提出了既简便又以满足工程设计要求的开有矩形或圆形较大孔洞的钢筋混凝土梁承载力的近似计算方法，可供工程设计参考。     

开圆孔或方孔的钢筋混凝土梁承载力近似计算

钢筋混凝土开孔梁的设计方法的建立，是工程设计中迫切需要解决的问题。本文对开有圆孔和方孔的钢筋混凝土梁提出了既简便又能满足工程设计要求的承载力近似计算方法，可供工程设计参考。     

甲壳胺纤维的制备及结构性能

本文用溶液湿法纺丝制得甲壳胺湿纤维,分别在不同温度以及不同伸缩比下干燥定型。通过测定纤维的取向度、结晶度、吸水率、密度以及纤维的形态结构和力学性能,研究了纤维的定型条件及性能的关系,确定了纤维的最佳定型条件。