颗粒增强增韧聚合物基复合材料宏细观应力集中的均匀化分析

利用数学上的渐近均匀化方法研究了颗粒增强增韧聚合物基复合材料宏细观应力集中问题，利用编写的计算程序和ANSYS软件结合，分别讨论了刚性颗粒和柔性颗粒的体积分数、颗粒与基体的模量比对复合材料宏观和细观应力集中的影响。     

SiCP颗粒增强金属基6151Al复合材料中的增强颗粒尺寸效应

利用分离式Hopkinson压杆和MTS-810通用材料试验机研究了SiCP/6151Al 复合材料在不同应变率下的变形行为和增强颗粒尺寸对复合材料力学性能的影响.结果表明:对于这类复合材料,存在着明显的增强颗粒尺寸效应,具体表现为颗粒越小,材料的强化效果越明显.基于位错增强理论并结合Gao H等人基于压痕实验提出的应变梯度概念,发展了颗粒增强金属基复合材料中应变梯度强化律,并对增强颗粒尺寸效应给予了合理的解释.     

SiCP颗粒增强金属基6151Al复合材料中的增强颗粒尺寸效应

利用分离式Hopkinson压杆和MTS-810通用材料试验机研究了SiCP/6151Al 复合材料在不同应变率下的变形行为和增强颗粒尺寸对复合材料力学性能的影响.结果表明对于这类复合材料,存在着明显的增强颗粒尺寸效应,具体表现为颗粒越小,材料的强化效果越明显.基于位错增强理论并结合Gao H等人基于压痕实验提出的应变梯度概念,发展了颗粒增强金属基复合材料中应变梯度强化律,并对增强颗粒尺寸效应给予了合理的解释.     

压电材料中星型裂纹的应力分析

基于压电材料力学,利用一个适当的保角变换公式,结合Stroh公式研究了远场受反平面剪应力和面内电载荷同时作用下无限大压电材料中星型裂纹的断裂行为。确定了电不可渗透边界条件下裂纹尖端场强度因子和机械应变能释放率的表达式。该结果在裂纹条数为一或二时,可退化为无限大压电复合材料含直线裂纹结果,验证了其合理性。由解析表达式可以看出,裂纹几何形状一定时,电场分布将不受机械载荷的影响,裂纹的长度越长时,越容易扩展。     

Al/SiCp复合材料铣削加工损伤形貌与分析

利用硬质合金涂层刀具开展了SiC颗粒(体积含量15%、平均粒径14 μm)增强铝基复合材料(简称Al/SiCp复合材料)的铣削加工试验, 并采用扫描电镜(SEM)对加工表面损伤与刀具刃口形貌进行显微观察与分析, 利用表面轮廓仪对加工表面粗糙度进行测量.经分析发现,当切削深度与进给量较小时,加工表面完整性较好,随着切削深度与进给量的增加,加工表面出现了周期性的裂纹损伤,并从金属切削原理与复合材料位错理论对加工损伤机理进行了探讨.     

基于均匀化方法的颗粒增韧增强聚合物基复合材料有效性能预测

将数学上的均匀化方法与有限元法相结合,预测了颗粒增韧增强聚合物基复合材料的有效性能。利用编写的计算程序和ANSYS软件,具体地分析了颗粒尺度、颗粒形状、颗粒体积份数、颗粒与基体的模量比等参数对颗粒增韧增强聚合物基复合材料有效性能的影响.计算结果表明,对于刚性颗粒,有效弹性模量随着体积份数的增加而增加,随着模量比的增加而增加,同一模量比下方形颗粒有效弹性模量大于圆形颗粒;对于柔性颗粒,有效弹性模量随着体积份数的增加而减小,随着模量比的增加而增加,同一模量比下方形颗粒有效弹性模量大于圆形颗粒.均匀化方法用于预测颗粒增韧增强聚合物基复合材料有效性能是可行的     

碳化硅纤维增强的锆质复合材料

<正> 许多机构都在对热工设备,如热机用陶瓷复合材料进行着研究。这些方面的应用大多要求处于高温和氧化气氛中的基质和增强剂两者的热机械和热化学性能保持一致。换句话说,在这些组分当中不存在可能降低增强剂性能的副作用。热膨胀系数也应该相同。总之一句话,基质的热膨胀系数应该等于或小于纤维的热膨胀系数,以防止基质出现裂纹。裂纹的形成是由于对试样的高温冷却处理而产生的基质的抗拉应力引起的。在目前常用的增强剂中,只有碳化硅和碳质纤维看来最有发展前景—如果它们能具有高温抗氧化作用的话。由于氧化陶瓷基质具有抗氧化的作用,所以被     

基于GMTS准则的T应力对岩石断裂韧性影响研究

为检验和提高最大周向应力准则对线弹性材料复合型裂纹扩展预测的精确性,考虑T应力在脆性断裂中的作用,建立了广义最大周向应力准则。广义最大周向应力准则描述了变量Ⅰ型和Ⅱ型断裂应力强度因子、断裂韧性K_Ⅰ和K_Ⅱ、平行裂纹的应力分量T应力以及临界裂纹扩展区半径对裂纹断裂强度在应力强度因子空间分布特征的影响。T应力的加入使裂纹尖端应力场解析式对裂纹尖端应力分布的描述更加精确,因而提高了对裂纹扩展特征的预测精度。研究结果表明:T应力对断裂韧度预测结果影响显著,特别是在Ⅱ型断裂占主导地位时,影响更大;随着围压的增大,不同裂纹扩展区半径材料的断裂强度在应力强度因子空间内的分布特征逐渐趋于一致,且Ⅱ型断裂在复合型断裂所占的比例逐渐减小。脆性材料裂纹扩展受到裂纹尖端奇异应力K及常数项T应力的共同控制,考虑裂纹尖端Williams级数解高阶项的影响提高了对裂纹断裂韧度预测的精度。     

PANI／Co-TiO2纳米复合材料的制备和性能研究

利用前驱体原位聚合的方法在超声条件下制备了PANI/Co-TiO2纳米复合材料,用 FT-IR,SEM和TEM等对复合材料的结构进行了表征.研究了Co2+的掺杂量对复合材料电导率的影响.结果表明:复合材料为球体,粒径为1～12 nm,Co2+的掺杂对复合材料的团聚有一定抑制作用,减小了TiO2 颗粒的粒径,材料电导率随着Co2+含量的增加而提高.     

绕纤维环形裂纹界面处的应力奇异性

基于弹性力学空间轴对称问题的通解,研究了长纤维增强复合材料中绕纤维且垂直于纤维的环形裂纹位于界面处裂纹尖端的应力奇异性。研究结果表明,应力奇异性特征方程与平面应变状态下相应模型的结果一致,只与Ｄｕｎｄｕｒｓ组合参数有关,材料性能对裂纹尖端附近奇异应力场的影响可用三个组合参数描述。     

SiC增强铝基复合材料的力学性能

采用半固态搅拌铸造法制备了SiC颗粒增强铝基复合材料,研究了加入不同质量分数SiC和Mg的（Al基体、Al-4 wt.％SiC、Al-4 wt.％高温氧化SiC,Mg的质量分数从0～4 wt.％以1wt.％的含量递增）铝基复合材料的微观结构和力学性能,研究结果表明：经过高温氧化的SiC颗粒能够防止铝液对SiC颗粒的侵蚀,SiC颗粒表面没有发现孔洞.在Al-4 wt.％高温氧化SiC-3 wt.％Mg铝基复合材料中形成了Si和MgAl2O4,其屈服强度、抗拉伸强度和硬度最大,但当Mg的质量分数超过3 wt.％时,其屈服强度和抗拉伸强度降低,这主要是由于过量Mg的加入,会使复合材料中SiC颗粒表面的SiO2与Mg反应后继续与铝液进行反应,这将削弱SiC颗粒与基体的界面结合强度.     

基于残余应力增韧机制的陶瓷材料增强相的极限含量模型及应用

基于残余应力增韧机制,建立了当T_P>T_m时陶瓷材料增强相的极限含量模型,并结合SiC/TiB₂颗粒复合陶瓷材料进行了验证与应用.以此为基础,建立了考虑基体颗粒尺寸与粒径配比时的增强相极限体积含量的模型.这些模型的建立对于陶瓷材料的组分设计和微观结构设计均具有重要的实际应用价值.     

超孔隙水压对沥青混凝土的影响

研究了沥青混凝土路面水损害，通过对超孔隙水压的分析和疲劳试验研究，探讨了空隙水对路面结构的破坏形式和疲劳寿命的影响，超孔隙水压的有限元计算表明，在车载作用下将产生较高的孔隙水压力，对沥青面层形成冲刷，最终可能导致各种路面水损害；超孔隙水压对沥青混凝土的影响实验和分析证实，超孔隙水压改变沥青混凝土的破坏形式，在无水状态下疲劳破坏的形式为劈裂状。而在有水状态疲劳破坏的形式则主要表现为剪切破坏，有水状态的抗疲劳强度较无水状态的抗疲劳强度低；同回归分析，得到了沥青混凝土在有水状态和无水状态下的抗疲劳寿命估计方程，而且与实验有很好的吻合；进一步证实了沥青路面在车载下的超孔隙水压是引起早期水损坏的重要因素。     

外消旋聚乳酸/多壁碳纳米管复合材料的 制备及性能研究

采用溶液共混法制备了外消旋聚乳酸/多壁碳纳米管(PDLLA/MWNT-COOH)复合材料.分别采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、扫描电镜(SEM)对复合材料进行了表征,并借助纳米压痕测试系统和高阻计对复合材料进行了力学和电学性能测试.结果显示,复合材料的玻璃化温度都在53℃左右;热稳定性能随着碳纳米管的加入而提高;当碳纳米管的重量分数不高于5%时,其团聚现象比较轻微;弹性模量和硬度在碳纳米管重量分数为5%时达到最大值;体积电导率随碳纳米管含量的增加不断提高,当碳纳米管含量为7%时,复合材料的体积电导率较纯的PDLLA增加了8个数量级.     

烧结温度对SiC陶瓷基复合材料组织及力学性能的影响

以β-SiC为原始粉体,利用放电等离子烧结（SPS）工艺1800℃和1900℃制备了BAS／SiC陶瓷基复合材料．采用阿基米德排水法、XRD、SEM及三点弯曲等分析测试手段研究了复合材料的致密度、物相组成、微观结构及室温力学性能．结果表明,随着烧结温度升高,复合材料的致密度和室温力学性能增加,而复合材料的物相中没有发现β—SiC向α-iC的转变,这可能是由于SPS烧结速度较快相对而言烧结时间较短造成的．     

石墨/ABS树脂导电复合材料的研究

用机械共混法制备电性能优良的丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS)/石墨导电复合材料。研究了石墨含量、偶联剂对复合材料电导率和拉伸强度的影响。同时,使用扫描电镜(SEM)对复合材料的微观特征进行了分析,石墨粒子相互接触形成导电通路。高阻仪和万用表测试分析得出:石墨在ABS中的逾渗滤值约为35%。电子万能试验机测试分析出石墨含量为30%左右时,复合材料拉伸强度最大可达39.1 MPa。     

退火对Cu46Zr47Al7块体非晶合金的力学性能 与电子功函数的影响

测定了大块非晶合金Cu46Zr47Al7晶化前后的力学性能,使用先进的扫描开尔文探针技术对其表面功函数做了研究.结果表明晶体相的析出使非晶合金的力学性能和功函数都降低.对于退火后的非晶合金,随着退火温度的升高,晶体相与非晶基体之间的界面减少,晶界处的缺陷减少,从而导致电子逃离物体表面需要更多的能量,其功函数不断增大.随着退火温度升高,Cu46Zr47Al7非晶合金的压缩变形和断裂行为表现为从延展性到脆性的变化.