层间混杂复合材料最终破坏过程中的细观应力集中分析

基于剪滞假设（Ｚｗｅｂｅｎ，１９７４），提出一种修正的剪滞分析模型，研究了层间混杂复合材料低延伸层的断裂、层间界面破坏及高延伸层中部分纤维断裂相互作用导致的细观应力重分布。讨论了层间界面破坏对高延伸纤维中的应力集中因子的影响，为层间混杂叠层复合材料最终拉伸破坏的细观统计分析提供理论依据。     

层间混杂复合材料层间界面破坏对应力集中的影响

根据剪滞理论，研究了低延伸层已发生破坏（首次破坏）及出现层间界面破坏时的单向层间混杂叠层复合材料的应力重分布问题，首次获得了高延伸各单层的应力集中因子、脱层长度与层间界面剪切强度的关系，所求得的理论脱层长度得到了实验的证实。     

界面损伤对正交叠层板最终拉伸强度的影响

基于现有应力集中分析结果及随机扩大临界核统计理论,对正交(混杂)叠层复合材料中由于90°层的基体开裂、层间界面破坏、0°层中部分纤维断裂及纤维/基体界面损伤相互作用的最终拉伸破坏过程进行统计分析.计算结果为现有的实验所证实.计算结果表明,正交叠层板的最终拉伸强度与界面剪切强度有关,适宜的界面黏结,相应的强度最高.本研究可对此类复合材料的最终拉伸强度作出合理的预报,并为复合材料叠层板的优化设计提供理论依据.     

正交叠层板最终拉伸破坏的细观力学研究

基于剪滞理论,研究了在０°方向承受拉伸的复合材料正交叠层板由９０°层的破坏及０°层中部分纤维断裂相互作用所导致的细观应力重新分布．在此基础上,采用随机临界核统计理论,对正交叠层板的最终拉伸破坏进行了细观统计分析．对［０／９０ｎ／０／９０ｎ／０］碳／环氧的计算结果表明,算得的最终拉伸强度能较好地吻合现有的实验结果．     

石墨烯薄膜拉伸性能的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟,对单层和多层石墨烯薄膜在两个方向上的拉伸力学性能进行了研究,得到了相应的应力-应变关系以及拉伸破坏形态.对单层石墨烯薄膜,研究了薄膜尺寸对其拉伸性能的影响;对多层石墨烯薄膜,研究了薄膜尺寸相同时层数对其拉伸性能的影响.结果表明:单层石墨烯薄膜两个方向的弹性模量分别为1078.02GPa(扶手椅型)和1041.53GPa(锯齿型);在拉伸线弹性变形阶段,单层石墨烯薄膜是各向同性的,且薄膜尺寸变化对单层石墨烯薄膜拉伸性能的影响不大;多层石墨烯薄膜在拉伸过程中的应力-应变关系与单层石墨烯薄膜类似,且在拉伸线弹性变形阶段表现出比单层石墨烯薄膜更为明显的各向同性;扶手椅型石墨烯薄膜的破坏从一侧边缘开始,并沿45°方向向薄膜内部延伸,锯齿型石墨烯薄膜的破坏从两侧边缘开始,对称地向内部延伸.     

C/GFRP加固混凝土梁受弯性能试验研究

通过三根采用不同纤维(CFRP、C／GFRP和GFRP)正截面加固的混凝土梁和一根对比梁的受弯破坏实验，对比研究了C／GFRP层间混杂形式纤维加固梁的受力特点、破坏形态、合理加固方式、梁体应交情况、承载能力、刚度和变形能力，试验结果表明：采用C／GFRP层间混杂形式纤维加固梁在受弯承载力显著提高的前提下表现出了较好的廷性，这种加固技术切实可行，并可以降低工程造价。     

多层混杂复合材料飞轮力学设计与旋转试验

高速复合材料飞轮是飞轮储能技术的发展趋势,而纤维缠绕型飞轮径向强度低、易脱层。该文将多层层间混杂飞轮发展为多层层内混杂飞轮,在飞轮径向实现压应力,解决了径向脱层问题。基于混合律得到材料的弹性常数,建立单层和多层复合材料飞轮的力学方程,考察横向拉伸模量对应力与变形的影响。设计并制作了6层层间混杂飞轮,并基于频闪光源同步转子的变形光学测量方法完成了旋转变形测试。结果表明:混杂设计方法灵活可行,变形测试方法测量结果与理论值符合程度较高。     

2.5D与2D织物混杂铺设复合材料力学性能实验研究

根据不同铺层方式设计了五种2.5D和2D织物混杂铺设复合材料。对五种混杂铺设复合材料经、纬向的拉伸、压缩、层间剪切、三点弯曲等性能进行了实验研究并进行相互对比。分析了五种混杂铺设复合材料经、纬向性能的差异以及材料的失效形式,得到了一些有益的结论,为该种材料的结构设计和性能分析奠定了重要的基础。     

柔性风力机叶片主梁弯扭耦合设计

文中探讨了利用偏轴混杂纤维来实现1.5MW风力机叶片主梁弯扭耦合的设计方法,建立了弯扭耦合设计的控制系数,并就碳纤维偏轴角和碳纤维偏轴体积比对弯扭耦合系数的影响进行了分析.理论推导表明弯扭耦合效应只与铺层材料有关.仿真结果表明:采用偏轴混杂纤维梁帽或蒙皮均能达到较好的弯扭耦合性能,且梁帽的最佳设计角在20.0°左右,蒙皮的最佳设计角在13.0°左右;在纤维拉伸和压缩应变、层间切应力、层面Von Mises的约束下,碳纤维偏轴角为20.0°和碳纤维偏轴体积比为45%时的主梁静态性能最优.     

纤维金属层板的拉伸性能研究

GLARE是一种先进的混杂层板材料,由高韧度薄铝合金层和高强度玻璃纤维/环氧树脂层交替铺设而成,具有独特的轻质、耐疲劳、耐冲击、高阻燃性和耐腐蚀属性.系统地对GLARE层板进行了静力拉伸测试,展示了铺层结构和铺层类型对其静力学性能的影响,并对混杂模型的适用性进行了验证.结果显示:采用混杂模型法预测GLARE层的轴向弹性模量具有较高的精度,但进行强度预测时对于部分类型的层板需要考虑纤维的桥接作用.     

柔性混凝土的抗拉特性及其破坏准则研究

通过极限抗拉强度试验和围压作用下的拉伸试验，研究了柔性混凝土的抗拉破坏特性，研究表明：柔性混凝土与普通混凝土相比，拉压强度比、极限拉应变明显增大；围对抗拉强度影响较小，对拉应变影响较大，当发生拉断破坏时，应以抗拉强度作为破坏准则，当发生剪断时，就以莫尔－库化理论作为破坏准则。     

热塑型聚氨酯弹性体的极限断裂强发动力学模型理论

本文提出了一种等速拉伸下聚氨酯极限断裂强度动力学模型理论,它从聚氨酯大形变弹性理论出发,将单向拉伸应力-应变关系同应力集中链的断链动力学方程相结合,推导出了应力集中链的断链动力学方程,积分和化简后得到了极限断裂强度同断裂伸长,链结构参数和测试条件(温度和拉伸速率)间的定量关系式。在实验上又分别考虑了W_k,_(ns)、T和k_λ~·等对极限断裂力学性能的影响。并以大量实验数据对理论进行了验证,得到理论同实验较好地一致。成功地把聚氨酯网络结构同极限断裂力学性能联系起来,为预测聚氨酯极限断裂力学性能和建立它们的破裂包络线提供了理论基础。     

碾压橡胶混凝土的强度特性

采用橡胶粉等体积代砂方法,研究了碾压混凝土掺入橡胶粉后的工作性和抗压强度的变化规律,回归得出了碾压橡胶混凝土强度公式,探讨了等抗压强度（40MPa）条件下橡胶粉用量对碾压混凝土轴拉强度和极限拉伸值的影响．试验水灰比为0．30～0．55,橡胶粉用量为50～120kg／m^3．试验结果表明：橡胶粉颗粒在碾压混凝土试件中均匀分布,振实过程中不会出现颗粒上浮问题;橡胶粉等体积代砂,不会对混凝土的工作性产生显著影响;水泥强度、水灰比和橡胶粉用量是影响碾压混凝土强度的主要因素,橡胶粉用量与抗压强度降低幅度之间具有近似线性关系;在碾压混凝土中掺入橡胶粉,有助于提高其抗拉强度和极限拉伸值,提高幅度随橡胶粉用量的增加而增大．     

GFRP筋拉伸力学性能尺寸效应试验研究

通过试验研究不同直径玻璃纤维增强复合材料(GFRP)的力学性能,并采用基于材料强度Weibull分布的最弱链理论分析其尺寸效应.试验结果表明,GFRP筋极限抗拉强度、抗拉弹性模量和极限延伸率随着直径增大而下降,而屈服应变变化规律则相反.通过试验分析,建立考虑直径变化的GFRP筋应力应变关系及其相关参数同直径的关系;提出了不同直径GFRP筋极限抗拉强度fDtu计算公式.基于最弱链理论分析,得出GFRP筋尺寸效应的主要影响因素是试件的有效区体积.研究表明,GFRP筋拉伸力学性能具有明显的尺寸效应;采用最弱链理论进行尺寸效应分析是可行的,能够预测不同GFRP筋强度,确定其抗拉强度标准值,有助于统一GFRP筋试件的有效长度取用标准,并建议长度范围为试件直径的30~40倍.     

二次受力条件下增大截面加固梁的试验研究

通过试验研究了二次受力条件下增大受拉区截面加固的梁的力学性能，主要考虑了增大截面的高度和初始荷载两个主要影响因素，对比分析了梁的极限荷载、荷载-挠度曲线及钢筋的应变变化。研究结果表明：采用增大截面法加固可有效提高梁的极限承载力和刚度，其极限荷载受初始荷载等级的影响较小，其荷载-挠度曲线包括混凝土开裂、上下层纵向受拉钢筋先后屈服及梁的破坏四个阶段。最后，认为二次受力条件下增大截面加固梁在实际使用中应避免产生过大的变形。     

单向机织物增强复合材料层合梁弯曲破坏规律

五组单向机织物增强层合梁的弯曲实验表明：层合梁的最大弯曲强度通常并不对应于最后一层破坏时的荷载；铺设角不同的层合梁达到最大承载力时，破坏并不发生在同一层，且总的破坏层数和对应位移都不相同，其破坏形式可以定性预测．研究还表明：根据实测的单层板的非线性本构关系和强度指标，运用经典层合梁理论，可以对非弯扭耦合层合梁的最大承载力和挠度进行预测．     

粉末冶金Al-10%Ti复合材料的力学和耐磨性能

文章采用“冷压烧结+热挤压”的粉末冶金法制备出Al—10％Ti复合材料,研究了Al—10％Ti复合材料的孔隙率、抗拉强度、伸长率、硬度和耐磨行为。结果表明:与Al相比,Al-10％Ti复合材料的孔隙率较高,抗拉强度和伸长率较低,硬度和耐磨性较高;Al-10％Ti复合材料的磨损体积损失分别是Al的1/22.3及Qsn6.5-0.4的1/14.8,其磨损表面呈Al基体+Ti颗粒+孔隙的耐磨组织。     

HDPE膜的力学特性受损伤影响初步研究

为分析某一现代卫生填埋场边坡上铺设的高密度聚乙烯膜(HDPE膜)因施工损伤而引发的断裂机制,开展了条带拉伸试验和土工离心模型试验．拉伸试验测试了无损膜和4种情形损伤膜试样,发现损伤HDPE膜受力达到峰值强度并被拉长至一定程度后,其拉伸变形不再在整个试样长度范围内均匀发生,而主要集中在受损部位发生,故实测到的损伤膜极限伸长率仅为无损情形时的1／10左右．这一影响实际上改变了HDPE膜的破坏机制,使其由原先的渐进性破坏变成受损后的突发性破坏．两组初步离心模型试验结果发现,在轻质高压缩性的模型MSW作用下,模型膜上的损伤明显扩大,受损部位的拉伸变形十分明显并接近断裂,表明损伤对膜的实际工作性状有很大影响．     

基于根系化学组成的抗拉力学特性分析

【目的】分析根系力学特性与化学组成的关系,揭示根系固土的机理,为边坡的生态修复预测及树种优化提供理论基础。【方法】以贵州省石漠化土层浅薄地区乡土树种火棘(Pyracantha fortuneana)和刺鼠李(Rhamnus dumetorum Schneid)为研究对象,通过对根系木质素、纤维素和半纤维素含量及根系抗拉特性的测定,结合根系横截面的表观形态分析,从更为微观的角度分析根系固土护坡机制。【结果】根系力学性质与根径间存在明显的尺寸效应,根径越大,极限抗拉力越大,极限抗拉强度和极限延伸率越小。随着根径的增加,纤维素和半纤维素含量呈增加趋势,木质素含量呈减小趋势。其中火棘木质素含量高于刺鼠李,纤维素含量低于刺鼠李。木质素含量越高,根系极限抗拉力和极限抗拉强度越大,纤维素和半纤维素含量越高,极限延伸率越小。纤维素、半纤维素和木质素在微观的化学结构上韧性和强度可能对根系宏观的力学特性有较大影响。根系在微观结构方面具有与木材一样的微观“多孔结构”,从而对根系产生一定的增韧作用。【结论】根系的木质素、纤维素和半纤维素均对根系的抗拉力学性能有一定影响,在一定程度上揭示了影响根系力学性质内在因素。