织物增强复合材料层间基体铆接与层间剪切强度的关系

采用一种新的实验测试方法研究织物增强复合材料层合板的层间剪切强度，对该测试方法作了理论分析并建立了数学模型．提出了织物增强复合材料层合板中基体层间铆接的存在．采用不同经纬密度的织物作增强材料，研究了铆接与层间剪切强度的关系．为织物增强复合材料的细观力学设计提供了依据．     

复合材料层间基体铆接与层间剪切强度的关系

采用一种新的实验测试方法研究织物增强复合材料层合板的层间剪切强度,对该测试方法作了理论分析并建立了数学模型.提出了织物增强复合材料层合板中基体层间铆接的存在.采用不同经纬密度的织物作增强材料,研究了铆接与层间剪切强度的关系.为织物增强复合材料的细观力学设计提供了依据.     

复合材料层合板层间断裂韧性的细观力学研究

复合材料层合板中层间裂纹的扩展不遵守自相似规律,而是受复合材料中纤维与基体间界面强度等因素的影响,在裂纹面上形成“锯齿”状基体材料块。因此,从理论的角度,应用断裂力学的方法,着重研究了这些“锯齿”状材料块对裂纹扩展的屏蔽作用。     

短纤维夹层对Ⅰ型层间断裂韧性的影响

考虑短纤维在层间杂乱分布特点,基于基体剥落和纤维拉出耦合,建立了层间短纤维夹层的桥联增韧模型和解法,用于分层韧度增量ΔGIC的预报,讨论了短纤维长度和模量的影响·计算结果表明,当碳纤维/树脂层板在层间加入少量的Kevlar短纤维时,层间裂纹张开位移导致短纤维从基体中剥离,在纤维中引起的张力产生桥联力并使纤维拉出,在纤维间相互干扰下,拉出过程中产生的能量耗散使层间断裂韧性明显提高·算例表明,中等界面摩擦、较长的纤维长度和较高的模量有利于提高ΔGIC·计算结果与Sohn和Hu的实验比较表明,建议的模型是合理有效的·     

短纤维夹层对Ⅰ型层间断裂韧性的影响

考虑短纤维在层间杂乱分布特点,基于基体剥落和纤维拉出耦合,建立了层间短纤维夹层的桥联增韧模型和解法,用于分层韧度增量ΔGIC的预报,讨论了短纤维长度和模量的影响.计算结果表明,当碳纤维/树脂层板在层间加入少量的Kevlar短纤维时,层间裂纹张开位移导致短纤维从基体中剥离,在纤维中引起的张力产生桥联力并使纤维拉出,在纤维间相互干扰下,拉出过程中产生的能量耗散使层间断裂韧性明显提高.算例表明,中等界面摩擦、较长的纤维长度和较高的模量有利于提高ΔGIC.计算结果与Sohn和Hu的实验比较表明,建议的模型是合理有效的.     

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。     

基于APDL的纤维增强金属层合板层间断裂韧性分析

纤维增强金属层合板,因其优异的综合性能而广泛应用于现代工业中。但由于界面的存在,在其使用过程中会出现分层破坏。界面是纤维增强金属层合板中最薄弱的部位。界面部位材料结合的牢固程度由界面的断裂韧性确定,是纤维增强金属层合板的重要力学性能指标,通常由单悬臂梁试验测定。采用有限元分析软件ANSYS的参数化设计语言APDL建立了碳纤维增强镁合金层合板的模型,并利用生死单元技术,编写程序对测定界面断裂韧性的单悬臂梁试验进行模拟。结果表明,数值模拟与试验结果非常接近。数值模拟是一种非常有效的确定纤维增强金属层合板层间断裂韧性的方法。     

金属基复合材料参数对断裂韧性的影响

提出新的断裂理论模型，描述粒子强化的金属基复合材料的屈服强度，杨氏模量，粒子尺寸等材料参数与平面应变断裂韧性的关系，揭示粒子尺寸对断裂韧性的影响，并与实验相比较，结果表明：该模型与实验相吻合。     

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。     

金属基复合材料参数对断裂韧性的影响

提出新的断裂理论模型，描述粒子强化的金属基复合材料的屈服强度，杨氏模量、粒子尺寸等材料参数与平面应变断裂韧性的关系，揭示粒子尺寸对断裂韧性的影响，并与实验相比较，结果表明：该模型与实验相吻合。     

裂纹宽度对岩石断裂韧性测试结果的影响

深部地层岩石的断裂韧性是水力压裂设计和数值模拟中的一个重要参数。通过试验分析和有限元数值计算 ,研究了试件的裂缝宽度对应力强度因子的影响 ,给出了确定无因次应力强度因子与裂尖半径关系的数值方法 ,弥补了解析方法中裂缝零宽度假设的不足。研究结果表明 ,当裂缝宽度较小时 ,解析方法可以用于计算断裂韧性 ;当裂缝宽度较大时 ,采用解析方法计算出的断裂韧性偏差较大。试验测定时 ,应使裂尖半径尽可能小 ,并且破裂压力应该与裂尖半径相对应。这为正确确定岩石的断裂韧性提供了可靠的理论依据和试验方法     

用于延性断裂韧性测试的载荷分离方法与应用

使用载荷分离理论的延性断裂韧性单试样方法,选取汽轮机转子钢Cr2Ni2MoV对规则化法和SPb分离参数法进行了研究.结果表明,在规则化法中,钝化修正时的钝化线方程仅对裂纹扩展较小时的J阻力曲线产生影响.提出了改进SPb分离参数法,消除了参考钝裂纹试样的影响;同时采用钝化修正后的初始裂纹长度和试验终止裂纹长度进行标定,可获得合理的裂纹长度预测结果.由改进SPb分离参数法得到J阻力曲线在较小裂纹扩展范围内均略高于由规则化法得到的J阻力曲线,而当裂纹产生扩展较大时,两种方法得到的J阻力曲线几乎完全重合;由规则化法得到的条件启裂J积分JQ值偏于保守.     

WC-钢基复合材料断裂韧性与断口形貌特征

采用单边切口梁法（ＳＥＮＢ）测试了１２种工艺状态的ＷＣ增强钢基复合材料的断裂韧性Ｋｃ,并用扫描电镜观察了其断口形貌．试验表明ＳＥＮＢ法对于ＷＣ－钢基合金的断裂韧性测试适用可行,数据稳定．研究发现数量众多（４０％左右）的硬质相对材料的断裂韧性起决定性作用,细化硬质相及加强硬质相－基体交互作用有利于材料断裂韧性的提高．断口的主要特征为ＷＣ解理、基体准解理及部分分散韧窝和韧窝带     

混凝土断裂韧度尺寸效应探讨

从国内一些单位近来所进行的断裂试验数据看,虽然在计算断裂韧度KⅠc时,裂缝长度a的取值为已经考虑了断裂过程区影响的临界有效裂缝长度ac,但KⅠc仍是有尺寸效应的,且基本满足由Weibull脆性破坏统计理论所导出的尺寸效应关系式,严格地说,此尺寸效应关系式只能在包括缝高比a/h在内的所有几何尺寸均相似的条件下才能应用.但大、小尺寸试件的临界缝高比ac/h往往是不相似的,因此尺寸效应关系式还应乘上一修正项.     

固溶处理对7A55铝合金断裂韧性的影响

采用金相组织观察、拉伸实验、Kahn撕裂试验、扫描电镜、透射电镜等方法研究固溶处理对7A55铝合金断裂韧性的影响。研究结果表明:固溶温度对7A55铝合金断裂韧性影响显著,7A55铝合金在450～490℃时固溶,随着温度上升,可溶性粒子减少,断裂韧性增加,到480℃时断裂韧性达到最大值;当温度超过480℃时,由于晶粒的长大,断裂韧性又开始下降;7A55铝合金有很大的淬火敏感性,当以慢速淬火时,晶界非共格析出物尺寸粗大,对断裂韧性不利。     

金属陶瓷断裂韧性的价电子结构设计

依据固体分子经验电子理论,运用键距差方法,计算了不同成分金属陶瓷中陶瓷相的价电子结构,讨论了Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ元素对陶瓷相价电子结构的影响,找出了金属陶瓷的断裂韧性与陶瓷相价电子结构之间的关系,据此推导出金属陶瓷的断裂韧性与其成分之间的关系式,并初步进行了实验验证     

支承形式对楔入劈拉试件断裂韧度KIC的影响

对楔入劈拉试验中试件的受力状况进行了分析.结果表明:除水平力会对裂缝的失稳扩展产生影响外,外载的竖向分力、传力装置自重及试件自重也会对裂缝的失稳扩展产生影响;竖向力对断裂韧度KⅠC的影响与楔入劈拉试验所采用的支承形式有关,即在双支座情况下,自重和竖向分力的影响均可忽略不计,而在单支座情况下,应考虑自重和竖向分力的影响.     

混凝土、砂浆早期温度断裂韧性实验研究

用直接加温度应力的含裂缝圆环试件，对混凝土、砂浆早期温度断裂韧性进行了实验研究。根据实验测得的裂缝扩展时的温度边界条件，结合边界元数值计算，可获得混凝土、砂浆的温度断裂韧性。提出了应变强度因子的概念。实验结果给出了砂浆的ＫＩＣ以及混凝土不同龄期的应力ＫＩＣ及应变ＫＩＣε。实验表明，作者提出的应变强度因子及应变断裂韧性的概念对反映混凝土材料的断裂特性更稳定更具实际意义。研制了混凝土温度断裂研究专用的温度加载、自动采集、控制系统，编写了专用软件。     

含分层损伤复合材料层合板胶接振动特性影响

通过对含不同大小层间分层层合板结构分析，讨论由胶接所产生的拉伸和剪切刚度对含层间分层损伤复合材料层合板振动特性的影响。基于修补分层损伤结构变形特点，将含损层合板的基板、上子板和下子权采用Mindlin板单元离散，而损伤区修复效应以胶接单元模拟，建立相应的有限元分析模型和计算方法。通过对含损层合板的振动分析，验证采用的修复分层损伤胶接单元的正确性；依据拉伸和剪切胶接刚度对含损层合板固有频率的分别影响与综合影响，得到对分层损伤复合材料层合板修补的指导性原则。