考虑界面层效应的纤维增强陶瓷材料的力学模型

在弹性圆筒理论和剪滞模型基础上提出了考虑界面相与界面层效应的力学简化模型。据此对纤维增强陶瓷复合材料完成了Ｉ型加载条件下的应力分析，它有以下特点：①引进界面层，各项分析所得结果均含有界面层材料性能及几何参量等信息，因而能更好地用于材料设计与界面调控工艺；②不仅给出界面剪应力，还可给出界面正应力（或剥离力），因而更适用于分析界面分离，界面脱粘，基体开裂临界应力和纤维桥联增韧效应     

弱界面颗粒增强复合材料的有效弹性模量

采用线弹簧型弱界面模型,研究弱界面对复合材料宏观弹性模量的影响。首先利用弱界面球形夹杂的弹性解,获得单夹杂内部的平均应力和平均应变;然后考虑夹杂之间的相互作用,分别采用微分法、自洽理论和Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ方法,求得弱界面复合材料的宏观弹性模量,并对上述各种方法所得结果作一比较。     

内贴CFRP加固圆形隧洞弧形界面力学性能研究

内贴碳纤维增强复合材料(CFRP)加固圆形隧洞时，弧形加固界面的力学性能是影响CFRP与衬砌混凝土两种材料能够变形协调共同承载的重要因素．考虑弧形加固界面的黏结滑移，建立了界面应力理论分析模型，分析了界面曲率变化对界面应力状态的影响；通过建立CFRP加固圆形隧洞数值分析模型，着重研究了胶层的弹性模量和厚度、CFRP的弹性模量和厚度、CFRP的粘贴层数等加固参数变化时，弧形加固界面应力状态的变化规律；最后结合具体工程案例，在兼顾隧洞衬砌满足加固条件的同时，从减小界面应力、防止结构出现剥离破坏的角度对上述参数的选择提出优化方案．计算分析与工程案例研究结果表明：界面曲率的存在使得加固界面上不仅存在环向应力，而且会存在径向应力，界面应力状态相比于加固界面为平面而言更为复杂；界面曲率的变化对界面环向应力无明显影响，但对界面径向应力影响显著，随着界面曲率半径的逐渐降低，界面径向应力水平会显著提高；选择弹性模量较小的胶层，适当减小胶层的涂刷厚度，可以显著降低弧形加固界面的应力水平，从而降低结构发生剥离破坏的潜在风险；在满足结构受力与承载要求的前提条件下，建议选择厚度较薄、弹性模量较小的碳纤维材料对圆...     

含弱界面的复合材料层合板对水平剪切波的散射

对含有弱界面的复合材料层合板,采用弱连接界面的剪切弹簧模型,借助波函数法研究了水平剪切波入射时层合板对波的散射,得到了解析结果.数值计算结果表明,弱界面处在不同位置时,对以一定角度入射到复合材料层合板的水平剪切波,其反射和透射系数有明显变化;当层合板中弱界面的力学性能参数强弱不同时,以入射角为变量所得到的透射系数和反射系数曲线呈现出明显差异.证明了根据含弱界面复合材料层合板所得到的水平剪切波的散射规律,不仅能够确定反映弱界面力学性质的参数R的大小,而且还能够判明弱界面所在的位置,这将为复合材料层合板中弱界面的超声无损检测提供依据.     

弱连接界面弹性波波动规律研究

实验表明，自然界的界面既非连续也非完全不连续，绝大多数可以用柔度系数表征为弱连接界面．当内部微裂隙和不均匀体是波场的主导影响因素时，即使在内部完好粘结的界面层存在的条件下，波场特征能够反映微裂隙的影响，此时有效模量理论仍能刻画波场的宏观特征；由于界面含有物质不同，不管是尺度较大的界面还是尺度较小的微细裂隙，都表现出弱连接界面的特性，当界面以不连续特征为主导时，仍用有效模量理论会导致失真或错误；在实验基础上研究了弹性波在不同介质中通过弱连接界面时的波动规律，推导了诸如弹簧模型、麦克斯韦模型的反射系数与透射系数，并对横波垂直入射粘性不连续界面时透射系数与频率的关系、纵波垂直入射粘性不连续界面时反射和透射系数与时间延迟和频率的关系进行了总结分析．     

碳纳米管增强复合材料的界面破坏形态及改善措施

以碳纳米管增强树脂基复合材料的二维平面模型为对象,在考虑基体材料非线性的情况下,探讨碳纳米管增强复合材料的界面层特性对复合材料破坏形态的影响.通过对破坏端部的局部处理,提出两种提高复合材料抵抗损伤破坏能力的方法.第一种方法是改变纤维及界面层端部与基体的界面特性即软化界面,用内聚力模型模拟界面,通过内聚力阻扰裂纹的扩展;第二种方法是改变碳纳米管的端部形状即封闭碳纳米管及界面层,通过改变碳纳米管的应力分布状态来提高复合材料的抗破坏能力.     

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。     

基于有限元方法的CF/PTFE复合材料界面应力

经表面改性和未经改性的碳纤维（CF）增强聚四氟乙烯（PTFE）复合材料的弹性强度均随着碳纤维含量的增加而增强．以碳纤维增强聚四氟乙烯（CF／PTFE）复合材料弯曲强度试验结果作为依据,开展CF／PTFE复合材料界面应力的研究工作．采用各向异性等参单元,推导出在平面载荷作用下多层纤维增强复合板的层间应力分布．进一步利用有限元方法对CF／PT—FE复合材料的界面进行应力分析,并得到与试验结果相一致的结论．     

光学界面自肇波与界面各向异性

计入外磁场、体和界面单轴向异性后，详细研究了铁磁或反铁磁层间耦合的自旋双链系统中的不迩界面自旋波及其存在的充要条件，结果发现：对于不同的界面各向异性，系统可以存在０、１和２个光学界面自肇波，其能量随铁磁层间耦合强度的增大而升高，却随反铁磁层间耦合哟度的增大而降低。     

界面软质层在C／Al复合材料中行为的试验研究

界面软质层在Ｃ／Ａｌ复合材料中行为的试验研究王浩伟，贺鹏飞，吴人洁，张国定（复合材料研究所）关键词金属基复合材料，界面，软质层，断裂，纤维中图法分类号ＴＢ３３１界面是复合材料极其重要的组成部分，纤维增强金属基复合材料（ＦＲＭ）的界面对其力学性能尤其是...     

硬壳层软土地基中界面附加应力研究

本文通过八组室内模型试验，揭示了硬壳层软土地基中界面附加应力的分布规律、界面附加应力与硬壳层厚度、荷载的关系。在此基础上，推导出了硬壳层软土地基界面附加应力的计算公式。图２，表３，参４。     

组元热失配对复合材料界面强度的影响

用粉浆浸渗－层叠热压工艺制得了９种不同组元热失配的复合材料．用金刚锥显微脱粘法测得复合材料的界面强度．研究了组元间不同热失配对界面强度的影响．结果表明：径向热先配愈大，复合材料的界面强度愈高，两者之间存在着近似的指数关系；轴向热失配对界面强度影响则较小．用热残余应力对界面强度影响的计算结果验证了上述结果，两者较好地吻合．     

SiCf／Al模型复合材料界面微区残余应力

实验测定界面附近残余应力的分布有利于深入研究金属基复合材料变形和断裂行为的微观机制,对制备综合性能良好的复合材料具有指导作用。采用束斑直径为30μm的微小X射线束,测定了单根SiC连续纤维及连续SiC纤维束增强纯Al模型复合材料中SiC纤维附近基体中的周向和径向残余应力分布,并将测量结果与有限元模拟结果进行了比较。     

爆炸复合材料结合界面的力学性能及测试

对国内外有关爆炸复合材料结合界面力学性能测试方法进行了评述。利用这些方法测定了ＴＡ２／Ａ３爆炸复合材料结合界面的力学性能；研究了爆炸冲击载荷对材料力学性能的影响、同一爆炸复合板相对于起爆点不同位置处结合界面的力学性能变化以及爆炸复合材料消除残余应力热处理后结合界面力学性能的改变。     

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。     

含非理想界面的稀土准晶增强纳米复合材料的有效力学性能

基于Gurtin-Murdoch表/界面模型，研究具有非理想界面的稀土准晶纳米涂层圆夹杂增强复合材料的反平面剪切问题，利用复势法获得夹杂、涂层和基体内的声子场、相位子场的应力和应变的解析解，进一步利用广义自洽法预测具有非理想界面和表界面效应的稀土准晶增强纳米复合材料受反平面机械载荷作用下的有效力学性能。通过数值算例，分析非理想界面参数和表/界面效应对稀土准晶增强纳米复合材料有效力学性能的影响规律。研究表明，当夹杂和涂层的尺寸非常小时，非理想界面和表/界面效应对稀土准晶增强纳米复合材料有效力学性能的影响比较显著。因此，通过改变夹杂和涂层厚度及非理想界面材料参数可有效地提高稀土准晶增强纳米复合材料的有效力学性能。     

界面强度对柔颗粒增强复合材料破裂特性的影响

界面强度对复合材料的破裂特性和破裂机理具有非常重要的影响。研究了不同界面强度的柔颗粒增强脆性基复合材料在单轴拉伸荷载下的力学性能和破坏过程。在细观尺度上考虑了材料介质力学参数的非均匀分布,采用基于细观损伤力学开发的针对材料破坏过程分析的RFPA2D数值模拟程序,对复合材料从裂纹萌生、扩展直至失稳破坏的全过程进行数值模拟。结果表明,当界面结合较强时,复合材料主要发生穿晶破坏,材料韧性较好但强度较差;当界面结合较弱时,复合材料主要产生沿晶破坏,材料韧性较差而强度较好。     

粘结滑移问题的界面应力元模型

基于不连续介质变形体的界面应力元法,通过在不同介质界面处设置粘结滑移元件,以界面两侧块体元材料的本构特性反映界面点对的正应力和法向相对位移之间的关系,以两种材料结合面的粘结滑移特性表征界面点对的剪应力和切向相对位移之间的关系,建立了粘结滑移问题的新的界面应力元数值计算模型,并编制了相应的计算机程序．数值算例表明,计算模型可较好地仿真复合材料界面的粘结滑移现象,能很好地揭示复合材料结构的工作性态．     

伴随纤维断裂的界面分离能的研究

考虑到Poisson效应和分离界面上摩擦应力的作用，建立了伴随纤维断裂时分离界面摩擦滑移的弹性应力传递模型，分别获得了纤维和基体界面分离和结合区域内的弹性应力解.基于能量平衡，推导出纤维断裂后界面分离需要克服的界面分离能的表达式.就SiC纤维增强复合材料对影响界面分离能的多种因素作参数化的数值计算，且结果和shear-lag结果作比较.结果表明，Poisson效应、剪切效应和摩擦应力能增大界面分离能值，抑制界面分离；而纤维断裂减小了界面分离能值，加速了界面分离.     

含界面裂纹复合材料的断裂分析

弹性复合材料界面裂纹尖端场是具有振荡奇异性的偶合场，复应力强度因子是这类场的重要指标。本文利用Ｊ积分和相互作用积分求解复强度因子的方法，给出了有限元法数值结果的算例，并对所建立的力学模型进行了计算与分析讨论。