界面层对纤维增强复合材料应力场的影响

本文对带界面层单向纤维增强金属基材料的热机械荷联合作用下的应力场进行了分析计算,并获得了其应力分布情况。     

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     

横向载荷作用下纤维增强复合材料界面滑移的边界元分析

用边界元方法对横向载荷作用下纤维增强复合材料界面的滑移进行分析。通过离散边界,首先分别得到两组纤维物和基体的线性代数方程,然后结合界面条件可以导出最终的系统方程,其中界面的模拟采用弹簧阻力模型。给出的数值算例表明所提出的方法是有效的。     

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.     

界面层对纤维增强复合材料横向弹性常数的影响

选择六角形模型，用边界元法计算了不同纤维体积含量时，具有非理想界面纤维增强复合材料的横向弹性模量Ｅ２、Ｅ３和泊松系数。ν（１２）、ν（３２）和ν（１３）、ν（２３）．计算结果与实验测定值吻合．     

界面强度对纤维增强复合材料宏观韧性的影响

 研究不同的界面强度对纤维增强复合材料宏观韧性的影响。考虑材料的细观非均匀分布,采用数值试验的方法模拟了带缺口的纤维增强复合材料试件在单轴拉伸情况下的损伤破裂过程。结果表明,在满足界面应力传递所需强度的前提下,界面强度对复合材料宏观韧性影响很大,复合材料的宏观韧性随界面强度的提高而降低。且在较弱界面纤维增强复合材料破坏时,可以观察到界面脱粘、裂纹偏折、纤维桥联和拔出等现象。     

短纤维复合材料中短纤维对基体裂纹的阻滞效应

分析在短纤维增强复合材料中纤维跨过基体裂纹时 ,纤维对裂纹扩展的阻滞作用。现有的文献只限于研究桥架纤维阻滞作用的二维力学模型和纤维处裂纹不拉开的模型 ,这些模型与实际情况均不符合。该文从裂纹扩展及部分纤维脱粘的实际情况出发 ,推导出纤维在复合材料中的阻滞效应公式。结果可以看出 ,影响阻滞效应的因素是复合材料中纤维含量、纤维与裂纹的尺寸大小 ;纤维材料与基体材料的模量 E、纤维长径比以及纤维与基体脱粘的临界能量释放率等     

聚丙烯酰胺对粗合成纤维/水泥基体界面性能的影响

针对聚丙烯粗合成纤维与水泥基体界面粘结性能差的问题,采用聚丙烯酰胺溶液对其进行浸泡处理,并通过纤维拔出试验、显微硬度测试、X射线衍射分析和扫描电镜分析等,分析了聚丙烯酰胺对粗合成纤维/基体界面性能的影响.结果表明:经聚丙烯酰胺处理后,纤维/基体界面粘结性能提高,纤维拔出曲线更为饱满,脱粘现象延后,并且随着聚丙烯酰胺处理液中聚丙烯酰胺含量的增大,其效果更为明显;处理后的界面区CH晶体减少,界面显微硬度增大,过渡层厚度变薄,CH、C-S-H和AFt交织生长,水化产物结构致密度提高,纤维与水泥基体界面薄弱区明显得到改善.     

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.     

基体含量对土体屈服强度影响的试验分析

土体的强度特性与其颗粒的矿物成分、粒度几何尺寸大小及相对含量密切相关,具有尺度效应.为探究基体的含量和增强颗粒对土体剪切屈服强度的影响,以高岭土为基体、以不同粒径的石英砂为增强颗粒,均匀混合,制备不同比例含量的人工土,进行系列直接剪切试验与三轴不固结不排水试验.针对基体含量较小的试样,结合试验分析,提出了能够解释其力学...     

短碳纤维增强橡胶基密封复合材料的热残余应力数值分析

以碳纤维/丁腈橡胶基密封复合材料为对象,采用ABAQUS有限元分析软件,建立含有界面相的三维有限元模型,研究了橡胶基复合材料热残余应力的分布规律.探讨了制备温度、界面相厚度、界面相模量描述方法、纤维体积分数、纤维直径对热残余应力的影响.结果表明:制备温度的变化对纤维和界面相的热残余应力影响较大;界面相厚度对纤维的残余应力的影响比其对自身的影响大;梯度界面有利于降低复合材料的热残余应力;适当提高纤维体积分数和增加纤维直径都有助于改善复合材料热残余应力的分布.     

纤维自密实混凝土力学性能及早期抗裂性能研究

对掺聚丙烯腈纤维、钢纤维和混杂纤维自密实混凝土的配制进行了系列试验,得到纤维自密实混凝土的配制方法及纤维的适宜掺量。试验结果表明,当聚丙烯腈纤维掺量不高于1.2 kg/m3、钢纤维体积掺量不高于1.5%的情况下,通过适当调整外加剂的掺量、类型以及砂率,可以使混凝土达到自密实的工作性能。纤维自密实混凝土的28 d立方体抗压强度、劈拉强度试验表明,聚丙烯腈纤维掺量对自密实混凝土抗压强度的影响较小,劈拉强度随掺量增大而提高,但当掺量达到1.2 kg/m3时,将导致其劈拉强度的降低,因此聚丙烯腈纤维的掺量宜控制在0.9 kg/m3时为佳;钢纤维体积率变化对自密实混凝土劈拉强度的增强效果明显,混杂纤维的掺入对自密实混凝土抗压强度的影响较小,但对劈拉强度有一定影响,即掺量越大,劈拉强度越高。纤维自密实混凝土早期抗裂性能试验结果表明,在自密实混凝土中掺入纤维,将有助于早期抗裂性能的提高。     

钢筋钢纤维混凝土梁的界限钢纤维混凝土层厚

在探讨钢筋钢纤维混凝土梁和钢筋钢纤维增强部分混凝土梁正截面承载力计算方法的基础上 ,研究能够达到钢筋全截面钢纤维混凝土梁增强效果的界限钢纤维混凝土层厚 ,并给出界限钢纤维混凝土层厚的迭代计算方法。     

碳纤维掺量对单筋拉拔混凝土试件界面力学性能的影响

将单丝钢筋与混凝土的界面看作为独立的材料相,分别运用物理实验和数值模拟方法研究了单筋拉拔过程中碳纤维掺量对碳纤维增强混凝土(CFRC,Carbon Fiber Reinforced Concrete)试件粘结滑移性能的影响.物理实验表明,相比于普通混凝土,单筋在碳纤维增强混凝土基体中的拉拔粘结强度随着碳纤维掺量的增加而增强.数值模拟分析结果得到了材料试件的整体力学性能指标,再现构件的拔出破坏演化过程,表明它是一个细观损伤不断萌生、扩展、滑移并最终拔出破坏的渐进过程,单筋拔出损伤演化过程的声发射结果揭示了试件的失稳破裂机理.     

增强树脂用纤维表面处理研究进展

综述了目前增强树脂用玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维的表面处理方法,同时分析了各种改性技术的特点,并指出了其进一步的发展趋势.     

玄武岩纤维高性能混凝土早期抗裂性能试验研究

采用改进的平板法进行粉煤灰掺量和玄武岩纤维掺量对高性能混凝土早期抗裂性能影响的试验研究.首先通过单掺粉煤灰得出粉煤灰最优掺量为30%,然后再将不同掺量的玄武岩纤维掺入到粉煤灰掺量为30%的混凝土中,得出玄武岩纤维掺量的最优值.试验结果表明,玄武岩纤维的掺入对混凝土坍落度影响不大,但对高性能混凝土早期的开裂面积、初裂时间等都起到了显著的改善作用.当粉煤灰掺量为30%、玄武岩纤维掺量为1.6 kg·m-3时,高性能混凝土早期开裂面积最小,改善效果最好.     

石墨(碳)纤维增强镁基复合材料的界面问题

概述了石墨(碳)纤维镁基复合材料(Gr(C)/Mg)的发展情况,以典型的Gr(C)/Mg复合材料(ZM5镁合金)为例,对影响Gr(C)/Mg复合材料性能的关键因素———界面结构和性能进行了分析,指出了进一步探究增强相和镁基体的界面反应、界面状态和界面的结合过程,将是镁基复合材料的研究重点。     

钢纤维间距理论在混凝土轴拉初裂强度计算中的应用

通过对钢纤维混凝土轴拉试验结果的分析 ,研究了钢纤维体积率、混凝土强度等级对钢纤维混凝土轴拉初裂强度的影响。结果表明 :混凝土轴拉初裂强度分别随钢纤维体积率的增大和混凝土强度等级的提高而增大。最后 ,按照断裂力学理论建立了钢纤维混凝土轴拉初裂强度的计算模型 ,提出了钢纤维混凝土轴拉初裂强度的计算公式 ,供修订我国的《钢纤维混凝土设计与施工规程》以及工程设计与施工参考     

混杂纤维超高强混凝土抗裂性能试验研究

采用改进的平板法进行聚丙烯、 玄武岩纤维掺量对超高强混凝土抗裂性能影响的试验研究,并将掺量为6 kg·m^-3的玄武岩纤维和体积掺量为1％的钢纤维分别与不同掺量的聚丙烯纤维进行混杂,研究混杂纤维超高强混凝土的抗裂性能. 试验结果表明,纤维掺入超高强混凝土中能改善超高强混凝土的早龄期抗裂性能,并且混杂纤维混凝土的抗裂性能要明显优于单掺一种纤维的混凝土,体现出正混杂效应.