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.     

具有大倾斜角的纤维桥联分析

将基体作为纤维在垂直和水平方向的弹性支承,考虑基体剥落与纤维拉出的完全耦合,基于基体的支承刚度和破坏条件,利用杆件非线性弯曲模型和有限元法,分析了具有大倾斜角的层间短纤维的桥联力与层间裂纹张开位移的关系·数值算例表明,桥联纤维的弯曲变形是局部的,主要是拉伸,在基体剥落与纤维拉出的影响下,韧性较好的芳纶短纤维桥联张开位移较大,可以在桥联中产生较大的能量耗散和增韧作用     

层间短纤维的Ⅱ型纤维桥联分析

对于层间加入增韧短纤维的连续纤维增强树脂层板的Ⅱ型层间增韧问题,考虑层间短纤维杂乱分布和几乎与层间裂纹平行的特点,基于基体剥落与纤维拉出耦合,考虑非桥联短纤维对剥离的干扰作用,建立了层间短纤维在Ⅱ型层间裂纹情况下的桥联模型.通过对不同角度桥联纤维拔出过程的分析,得到了桥联力与位移的关系.数值分析表明,除了角度接近90°的纤维外,拉出之前位移均很小,桥联力迅速增加,拉出过程中桥联力下降,位移大幅度增加,能量耗散主要发生在拉出阶段.随角度的增加,桥联力和能量耗散迅速减小.     

倾斜短纤维拉出的简化分析

为了研究具有任意倾斜角度的短纤维从脆性基体中拉出的过程和能耗,提出了一种简化分析方法.忽略拉出之前的界面脱粘过程及纤维拉出段的局部弯曲,考虑纤维拉出与基体剥落耦合,建立了拉出过程的非线性控制方程.用迭代法求解,得到拉出过程中短纤维桥联力与张开位移的关系,拉出能量以及界面摩擦应力,纤维倾斜角、长度等参数的影响.模拟计算结果表明:基体剥落可以提高拉出力,改变拉出力与位移的关系;适当选择界面摩擦和纤维长度可以显著增加拉出能耗.     

冲击载荷作用下层间短纤维增韧研究

采用基于全量Lagrangian理论的非线性有限元方法研究了冲击载荷作用下含层间短纤维的复合材料层板的分层扩展问题.通过Newmark方法求解动力学方程,以能量释放率作为裂纹扩展准则.用节点双编号和节点分离技术模拟裂纹扩展,用双向弹簧单元模拟层间短纤维作用.通过改变弹簧刚度修正短纤维桥联力,在裂纹表面和冲击接触区设置接触单元,并以罚函数法计算接触力,分析了层间短纤维的桥联作用对裂尖应力场和能量释放率的影响.结果表明:层间短纤维的桥联作用有效地降低了层间应力集中程度和裂尖能量释放率,增韧效果明显.     

短纤维增强橡胶密封复合材料纵向拉伸模量的预测方法

摘要： 建立了含界面相、纤维和基体的短纤维增强橡胶（SFRR）密封复合材料纵向拉伸模量的预测模型,采用Mori Tanaka方法得到了SFRR的纵向拉伸模量的预测公式,将其计算结果与试验数据进行对比;同时,探讨了纤维体积分数、界面相的厚度和模量对复合材料纵向拉伸模量的影响.结果表明：纵向拉伸模量预测模型的计算值与试验值较吻合,其最大相对误差为11.2%;SFRR的纵向拉伸模量随着纤维体积分数的增加而增大;界面相模量对SFRR纵向拉伸模量的影响显著,当界面相模量小于基体模量时,SFRR的纵向拉伸模量随着界面相厚度的增加而减小;当界面相模量大于基体模量时,SFRR的纵向模量随着界面相厚度的增加而增大.     

夹层对PCC-AC复合式路面层间剪应力的影响

针对PCC-AC复合式路面层间易产生脱离和滑移的问题,分析了夹层的设置对于PCC-AC复合式路面层间剪应力的影响,通过改变夹层的厚度和回弹模量来研究其变化规律,得出了夹层底剪应力的回归公式,提出了降低PCC-AC复合式路面层间剪应力的有效方法,即在不改变AC层厚度的情况下,设置适当厚度的低模量应力吸收层.     

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     

硅酸铝短纤维增强铝硅合金复合材料的强度特性与界面结构

用挤压铸造法制备硅酸铝短纤维（Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２）增强铝硅（ＡｌＳｉ）合金复合材料,测试了复合材料的室温及高温强度,并利用透射电镜观察了Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２纤维与ＡｌＳｉ合金基体界面．结果表明：３％～１０％的硅酸铝短纤维的加入使复合材料的室温及高温强度大大提高,在硅酸铝纤维与基体界面上存在两种反应物：一种物质是ＭｇＡｌ２Ｏ４,另一种物质含有Ｓｉ和Ｐ,且二者原子之比为３∶４,呈正交结构,点阵常数为ａ＝０．７１４ｎｍ,ｂ＝１．４２８ｎｍ,ｃ＝２．４０９ｎｍ．