碳纤维增强锌基合金复合材料的断裂特性分析(英文)

碳纤维增强锌基合金复合材料已经用液态渗透法制造出来了,并且进行了拉伸和冲击试验。本文着重对拉伸和冲击断口用扫描电镜和电子探针进行了分析。结果说明纤维与锌或锌合金的界面结合很弱,以致在它们的断口上有大量的纤维拔出。这种复合材料的失效是受基体的解理断裂控制的,所以基体的韧性及纤维和基体的结合力影响复合材料的断裂特性。     

碳纤维布加固RC梁受弯试验研究进展

纤维增强复合材料作为新型高性能结构材料在混凝土结构的加固修复中得到了广泛应用,尤其是在混凝土受弯构件加固中取得了良好效果。为进一步拓展纤维增强复合材料加固方法的应用提供依据,通过介绍四种不同类型碳纤维布加固梁抗弯试验研究现状,对已有试验及试验数据的总结、分析,横向比较了普通碳纤维、混杂碳纤维、预应力碳纤维和预应力混杂碳纤维布加固钢筋混凝土梁的特点。得出预应力混杂纤维布对混凝土受弯构件的加固效果最为理想。     

碳纤维增强铅基复合材料的断裂分析

本文旨在通过碳纤维增强铅基复合材料的断裂过程分析,探索软金属基体经纤维增强后其复合材料的断裂行为。作者选择了纯Pb、Pb-Sn10％、Pb-Sn5％-Sb17％三种不同成份的合金作为基体制成复合材料,拉断后对断口进行了宏观和扫描电镜观察,结果表明:基体本身的机械性能、纤维与基体间界面的结合强弱及纤维在基体中分布均匀程度均影响铅基复合材料的断裂过程,从而影响复合材料的拉伸强度。因此文章指出,软金属基复合材料欲获得高的断裂强度,应选择强韧性有一定配合的基体,并具有适当的基体与纤维的界面结合强度,纤维在基体中的均匀分布也应设法保证。     

CRP复合材料板复合型裂纹扩展方向预测理论研究

本文对碳纤维增强的复合材料板裂纹扩展方向预测理论进行了研究。介绍了最新发展起来的复合材料Z断裂理论 ,并通过试验证明了新理论的正确性     

碳纤维增强木粉／聚乙烯复合材料的制备及其力学性能

将短切碳纤维(SCF)与木粉(WF)、高密度聚乙烯(HDPE)塑料和其他添加剂共混、熔融复合后,用模压成型方法制备了短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料;将碳布放置于木塑板上下表面,经模压成型制备碳纤维布增强木塑(CFC/WF/HDPE)复合材料。研究了碳纤维用量对碳纤维增强WF/HDPE复合材力学性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对碳纤维进行表征。结果表明:与纯WF/HDPE复合材相比,碳纤维加入量为10%时,复合材料的力学强度提高幅度最大,拉伸强度和弯曲强度分别提高了8.4%和10.6%;当碳纤维加入量为6%时,复合材料的韧性提高幅度最大,断裂伸长率提高了25.9%,冲击强度提高了24.4%。使用丙酮清洗掉碳纤维表面的上浆剂后,其增强效果比未经过处理的碳纤维略有下降。与短切碳纤维相比,碳布的增强效果更好,与短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料相比,碳布平铺在木塑板表面的结构拉伸性能可提高62%,断裂伸长率提高148%,弯曲强度提高71%,冲击强度提高313%。     

碳纤维增强铝合金层合方管轴向吸能特性

为减轻薄壁吸能结构质量、提高结构能量吸收性能,制备碳纤维增强铝合金层合方管试样。对方管试样进行准静态轴向压缩试验,研究碳纤维增强铝合金层合方管的变形模式和机理。提出分段碳纤维复合材料层合方管的设计方法;并对其轴向吸能特性进行对比验证。结果表明,外层碳纤维复合材料与内层铝合金材料的界面出现脱层断裂,内层铝合金材料对方管变形起到了引导作用,外层碳纤维复合材料阻碍铝合金材料的折叠变形,碳纤维增强层合方管较原铝合金方管有效压缩能量提高了35.79%,压缩力效率提高了28.38%;而分段碳纤维增强铝合金层合方管还能有效降低初始峰值压缩力,提高薄壁结构压缩力效率,压缩力效率较原来提高了13.53%,进一步提升碳纤维增强薄壁结构的吸能特性。     

碳纤维增强镁合金层合板拉伸性能和层间断裂韧性

玻璃纤维增强铝金属层合板,已广泛应用于航空、航天等领域。现采用密度更小的镁合金板取代铝合金板,并用抗拉强度更高、弹性模量更大的碳纤维来代替玻璃纤维,会得到一种新型的复合材料——碳纤维增强镁合金层合板。通过对不同纤维/树脂复合材料体积比的碳纤维增强镁合金层合板进行拉伸以及单悬臂梁试验,分别得到其强度、刚度及界面断裂韧性等机械性能。并与工程实际中广泛使用的玻璃纤维增强铝合金层合板进行比较。结果表明,碳纤维增强镁合金层合板具有比玻璃纤维增强铝合金层合板更高的比强度、比刚度以及界面断裂韧性。碳纤维增强镁合金层合板是一种非常有前途的新型复合材料。     

碳纤维布增强损伤钢筋混凝土结构的应用

纤维增强复合材料是一种新型材料,近年来在结构工程中应用非常广泛。该文叙述了碳纤维的性能特点,并对碳纤维复合材料在混凝土结构中的应用进行了介绍。最后,介绍了该项技术在实际加固工程中的应用。     

FSP制备碳纤维增强铝基复合材料的强韧化机理

铝合金是汽车、航空等领域轻量化过程中的重要应用材料,但铝合金强度和塑性的不足限制了其应用。为了提高5052铝合金的强度及塑性,采用多道搅拌摩擦加工的方法成功制备出碳纤维增强铝基复合材料。对复合材料的力学性能和组织形貌进行了测试和分析,结果表明:复合材料的抗拉强度相较于母材提升了18.9%,延伸率提升了19.7%。通过扫描电镜和透射电镜观察发现复合材料中碳纤维弥散分布,复合材料断口观察到韧窝内有明显的碳纤维拔出痕迹,说明复合材料的强度及塑性提升与碳纤维的弥散分布及碳纤维的载荷转移作用有关。     

碳纤维增强水泥复合材料的研究进展

碳纤维增强水泥复合材料是一种集结构和功能于一体的新型材料,与普通水泥比较,它高强、导电,对温度和应力敏感,具有电磁屏蔽等特征,介绍了碳纤维增强水泥复合材料的制备方法、性能、应用及其最新研究进展,着重展望了其在功能材料方面的研究应用前景。     

连续损伤力学在复合材料厚壁圆筒渐进破坏分析中的应用

为研究复合材料枪管破坏机理,基于连续损伤力学理论,该文采用以能量为基准的刚度退化方法预测了钢-碳纤维/聚酰亚胺复合材料厚壁圆筒的渐进破坏行为。模型考虑了碳纤维/聚酰亚胺复合材料的三种破坏模式:纤维断裂、基体损伤和层间剪切失效。在渐进破坏分析中,采用了包括多帧重启动分析和弧长法的三维有限元技术。计算结果表明:基体首先破坏;随后纤维开始断裂,引起整体结构屈服破坏;这个过程中没有层间剪切失效和内衬单元破坏;厚壁圆筒整体的强度主要受纤维强度的影响。     

ACCC导线碳纤维复合芯损伤声发射信号研究

参照"QJ 2099—1991三向纤维增强复合材料弯曲性能试验方法"标准,针对ACCC导线碳纤维复合芯弯曲应力损伤,对试验件进行三点弯曲试验,并同步对损伤进行声发射检测。通过声发射信号时域分析和频域分析方法,找出在不同应力损伤与声发射信号功率谱频率之间的对应关系。试验结果表明:树脂基体断裂和碳纤维断裂有明显不同特征,声发射采集的功率谱频率相差很大,树脂基体断裂的功率谱频率在150 kHz左右,碳纤维断裂的功率谱频率在250 kHz左右。声发射仪接收到功率谱低频率为主,则碳纤维复合芯的树脂基体有断裂;声发射仪接收到功率谱以高频率为主,则复合芯的碳纤维有断裂。     

短碳纤维增强玻璃陶瓷基复合材料制备与机械性能

研究了单向短切碳纤维增强锂铝硅酸盐（ＬＡＳ）玻璃陶瓷基复合材料的制备工艺及其对复合材料机械性能的影响．结果表明：短切碳纤维增强ＬＡＳ玻璃陶瓷基复合材料的性能与热压温度、热压保温时间、热压压力有关；随纤维体积含量的不同，复合材料性能存在不同的最佳热压工艺；最佳热压工艺受玻璃陶瓷基体中液相的高温粘性流动行为的影响     

短碳纤维增强玻璃陶瓷基复合材料制备及与机械性能

研究了单向短切碳纤维增强锂铝硅酸盐玻璃陶瓷基复合材料的制备工艺及对复合机械性能的影响，结果表明：短切碳纤维增强ＬＡＳ玻璃陶瓷基复合材料的性能与热压温度、热压保温时间，热压压力有关，随纤维体积含量的不同，复合材料性能存在不同的最佳热压工艺，最佳热压工艺受玻璃陶瓷基体中液相的高温粘性波动行为的影响。     

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。     

碳纤维增强TLCP复合材料的结构与性能

用不同类型的碳纤维(CF)增强热致性液晶聚合物(TLCP)制备了高性能复合材料;探讨了纤维含量、纤维类型对复合材料力学性能和微观结构的影响.实验结果表明,CF(连续纤维)/TLCP复合材料的拉伸强度最大可达385 MPa,比纯液晶材料提高60%;弯曲强度最大为242 MPa,冲击强度达到29 912 J@m-2,布氏硬度为20,热变形温度高达203℃.CF/TLCP复合材料的力学性能受纤维类型的影响,连续碳纤维布增强的复合材料各项力学性能指标高于短切碳纤维增强复合材料.扫描电镜结果证实了液晶聚合物在加工过程中沿纤维方向发生自取向,形成了微纤结构,具有自增强作用.     

CFRP加固含裂纹钢筋混凝土梁的断裂参数分析

本文采用ANSYS有限元数值模拟,对带裂纹钢筋混凝土梁和纤维增强复合材料加固的带裂纹钢筋混凝土梁进行断裂力学特性研究。具体分析外贴碳纤维复合材料(CFRP)加固跨中含穿透直裂纹的钢筋混凝土梁,计算加固前后裂纹尖端的应力强度因子KI.结果表明,采用复合材料加固混凝土梁可以显著提高结构的抗断裂性能。     

高温环境对含孔复合材料层合板屈曲性能的影响

为了研究高温环境下含有不同直径大小的孔的碳纤维增强复合材料层合板的屈曲性能与室温环境下的屈曲性能之间的差异,首先对纵向压缩载荷作用下碳纤维增强复合材料层合板的临界屈曲载荷的计算理论进行了分析并选定了用于衡量屈曲性能的指标——最小正特征值;随后,在商业化有限元软件ABAQUS中建立了一系列含有不同孔径大小的碳纤维增强复合材料层合板的有限元模型,并通过改变材料的性能参数来模拟碳纤维增强复合材料层合板所处的温度环境.ABAQUS软件的屈曲分析结果表明:高温环境会使得碳纤维增强复合材料层合板的屈曲性能有所下降,且随着孔径的增大,碳纤维增强复合材料层合板的屈曲性能降低得越快.     

碳纤维及其复合材料的发展及应用

叙述了碳纤维的结构形态、分类以及在力学、物理、化学方面的性能,介绍了碳纤维增强复合材料的特性,着重阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中基体的分类、选择和应用,指出了碳纤维及其复合材料进一步发展的趋势。     

偏压作用下碳纤维布加固H型钢柱承载力分析

随着时代的飞速发展,世界上采用钢结构体系的建筑数量急剧增加。考虑到许多采用H型钢柱的钢结构的建筑其柱构件可能会发生老化或者建筑本身改变使用功能后钢柱承载力可能不足,故本文对碳纤维布（carbon fiber reinforced plastic)加固偏压H型钢柱进行了理论推导和试验研究工作,通过参考已有规范和采用等代的思想将碳纤维增强复合材料面积转化为相应的钢材面积,得出偏压H型钢柱经碳纤维增强复合材料加固后极限承载力计算公式,并将理论推导的计算结果和实际试验的观测结果进行对比,计算值和试验值的误差稳定在一定范围内,证明了公式计算的准确度。本文讨论了不同碳纤维增强复合材料加固层数和不同偏心距对H型钢柱加固后极限承载力的影响,研究表明碳纤维增强复合材料加固偏压H型钢柱会提高钢柱的承载能力,但随碳纤维增强复合材料层数的增加,承载能力提升的幅度会逐渐变小;碳纤维增强复合材料对偏心距较大试件的加固效果明显强于偏心距较小试件的加固效果。通过理论推导与试验表明碳纤维布加固法是在几乎不影响原钢构件受力性能情况下加固钢构件的较好方法之一。