复合材料双面修理边缘裂纹铝合金厚板的静态和疲劳特性

通过静态和疲劳试验验证了复合材料双面胶接修理边缘裂纹铝合金厚板的效果。采用无损探伤方法考察了疲劳试验过程中铝合金结构裂纹长度与补片脱粘分布的关系。建立修理结构有限元模型,分析了胶层应力分布以及裂纹长度、补片脱粘情况对裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明:修理提高了破坏强度和疲劳寿命,降低了裂纹处应力水平及裂纹扩展速率;胶接面剪应力分布与疲劳试验检测脱粘扩展相匹配,成抛物线形;结构胶的粘接性能是影响修理效果的关键因素;在裂纹附近胶接面不脱粘的情况下,裂纹扩展速率较低,实际修理可通过控制脱粘范围的方法,将裂纹扩展速率维持在较低水平,提高修理效果。     

利用压电补片修补裂纹板的效能分析

采用有限元方法分析多层压电补片修补裂纹板的应力强度因子,研究压电补片的电压、压电片层数、几何尺寸等参数对裂纹板应力强度因子的影响,并据此评价采用压电补片修补中心裂纹板后的修补效能。结果表明,利用压电补片修补后的裂纹板,其裂纹尖端的应力强度因子显著降低。适当增大电压可以获得理想的修补效果,但过高的电压可能不利;在电压相同和补片厚度一定的条件下,增多补片的压电片层数有利于提高修补效能;在一定范围内增大补片的几何尺寸也可提高修补效能,但尺寸超过一定限度后继续增大,对修补效能的进一步提高效果甚微。     

PP/PLA盆底复合补片的制备与性能

以医用聚乳酸(PLA)切片为原料,采用静电纺丝技术制备PLA纤维膜,然后将其作为隔离层直接喷到两种不同的聚丙烯(PP)经编网眼结构网片上,制备PP/PLA盆底复合补片.对PP/PLA复合补片的表观形态、纤维直径、孔径、亲水性、断裂强力,以及PLA纤维膜与PP补片间的剥离强度进行试验研究.试验结果表明:复合补片中PLA纤维的直径较均匀,PP网片的结构对静电纺纤维膜的形态有很大影响,纤维膜趋于模仿接收网片的形态结构;两种结构的PP/PLA复合补片的水接触角均大于90°,即亲水性较差;PP补片和PLA纤维膜之间的剥离强度主要依靠物理吸附作用;PLA纤维膜的断裂强度较大、而断裂伸长率较小.     

聚乳酸/聚氨酯/聚乙烯吡咯烷酮降解材料的制备与性能

采用熔融共混法制备了聚乳酸(PLA)/聚氨酯(PU)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合材料,利用红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、偏光显微镜和降解性能测试对其结构和性质进行了表征分析.结果表明:PU和PVP在基体PLA中可均匀分散且有效结合,该复合材料的拉伸强度可达69.18 MPa,断裂伸长率可提高1倍.降解实验表明,复合材料在不同介质中均呈现出随降解时间的延长,质量不断降低的趋势.     

复合材料修复含中心裂纹铝合金薄板和厚板破坏模式研究

采用T300碳纤维增强环氧树脂复合材料补片单面修复含中心裂纹铝合金(LY12CZ)板,板厚为1.76mm和5.20mm.测试了修复试件准静态拉伸和疲劳性能,分析了修复试件的准静态和疲劳破坏模式,考察了裂纹长度对修复效果的影响.结果表明:厚度为1.76mm修复试件的拉伸破坏是由补片与铝合金板之间的胶黏剂层脱粘控制,而厚度为5.20mm修复试件是由铝合金板中的裂纹扩展控制.对于厚度为1.76mm修复试件,其准静态拉伸性能随裂纹长度增大而降低,而疲劳性能随裂纹长度增大而提高.然而,厚度为5.20mm修复试件的准静态拉伸和疲劳性能均随裂纹长度增大而降低.     

直接反应合成法制备2024/TiC_(p)复合材料的力学性能

采用直接反应合成法制备了不同TiC(p)含量（重量百分数）的2024／TiC(p)复合材料，测试了T4、T6两种状态下该材料的力学性能．结果表明：2024／TiC(p)；复合材料的屈服强度、抗拉强度、弹性模量、比强度、比刚度等力学性能，均比2024基体合金有较大幅度提高．     

碳纳米管复合材料中镁基体裂纹尖端应力强度因子有限元分析

通过有限元软件ANSYS对碳纳米管增强镁基(AZ91D)复合材料镁基体裂纹尖端应力强度因子进行模拟,得出在裂纹长度和弹性模量不匹配下对基体裂纹尖端无量纲化的应力强度因子影响情况.进一步模拟了不同长径比碳纳米管对复合材料基体中裂纹尖端应力强度因子的影响.结果表明:当碳纳米管长径比较小时基体裂纹尖端应力强度因子随裂纹长度增长而增大,当碳纳米管长径比较大时基体裂纹尖端应力强度因子随着裂纹长度的变化呈现出减小的规律.     

CFRP加固含裂纹钢筋混凝土梁的断裂参数分析

本文采用ANSYS有限元数值模拟,对带裂纹钢筋混凝土梁和纤维增强复合材料加固的带裂纹钢筋混凝土梁进行断裂力学特性研究。具体分析外贴碳纤维复合材料(CFRP)加固跨中含穿透直裂纹的钢筋混凝土梁,计算加固前后裂纹尖端的应力强度因子KI.结果表明,采用复合材料加固混凝土梁可以显著提高结构的抗断裂性能。     

复合材料损伤与断裂力学研究

对纤维增强聚合物基复合材料进行了损伤与断裂力学分析,建立了材料的模型,采用基体横向裂纹的剪切迟滞分析获得较好的基体开裂的定量分析结果;采用边界配置法计算各向异性材料裂纹体的应力强度因子,建立裂纹的扩展判据,并对纤维断裂进行了弹性分析.针对玻璃纤维/酚醛复合材料层板进行了理论和实验分析,得到材质裂纹密度与刚度退化的相关曲线,实验结果验证了理论分析结果的正确性;得到应力强度因子S随裂纹尺度的变化曲线和对纤维断裂和脱胶引起的刚度退化的计算结果.     

疝修复用经编聚丙烯补片的疲劳性能

聚丙烯(PP)是一种广泛应用于疝修复手术中的补片材料,临床发现补片破裂导致疝复发的案例.通过对国产PP补片分别进行10%,20%,25%的定伸长率反复拉伸测试和20,30,40N的定负荷反复拉伸测试,研究其疲劳性能,并比较补片的弹性回复率、塑性变形率和疲劳后强度的变化.结果表明随着补片试样的伸长率和负荷的增加,弹性回复性逐渐变差,断裂强度损失增大,其横、纵向的疲劳性能不同.因此建议补片在临床使用时,针对不同病患特征,考虑横、纵向放置的方向性.     

缝线在复合材料单搭接头中的作用

应用数字图像相关（digital image correlation,DIC）技术测量了拉伸栽荷下复合材料单搭接头中缝线附近区域的应变场分布,从而了解缝线破坏复合材料细观结构所带来的负面影响．同时,应用有限元方法计算了缝线对于粘接界面裂纹尖端的应变能释放率（strain energy release rate,SERR）的影响,从而阐明了缝线对于延缓粘接界面裂纹扩展所起的作用．     

应力比对铝钢复合材料界面Ⅰ型裂纹应力强度因子的影响

以铝钢复合材料的Ⅰ型界面裂纹为研究对象,运用节点位移外推法求解复合材料Ⅰ型界面裂纹的应力强度因子,得到的应力强度因子通过节点位移表示.对应力强度因子进行有限元数值模拟,研究应力比和应力强度因子之间的关系.研究结果表明:在同一应力比条件下,应力强度因子随裂纹尺寸比的增大而增大;在同一裂纹尺寸比条件下,应力强度因子随应力比的增大而增大.     

抗开裂PC/PET复合材料的制备及其性能

以聚碳酸酯树脂(PC)为基材,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为填料,乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)为增韧剂,含氢硅油(H212)为交联剂,通过熔融共混法制备了不同比例的PC/PET食品级抗开裂复合材料。利用TG,DSC,电子万能试验机和冲击试验机对所制备的PC/PET复合材料进行了表征与测试。结果表明：当PET质量分数为20%时,PC/PET具有最好的相容性,同时热稳定性最好;PC/PET复合材料的断裂伸长率和冲击强度先增大后减小,当PET的质量分数为20%,断裂伸长率和冲击强度较纯PC分别提高了12.8%和17.5%,材料具有最好的韧性。实验表明PC与PET的配比为8∶2时可获得最优的材料性能。     

混杂纤维水泥基复合材料断裂分析

基于纤维水泥基材料的桥联法则（桥联应力-裂纹张开位移关系）和K叠加原理,建立了混杂纤维水泥基复合材料的桥联裂缝模型,并针对三点受弯梁建立了简化的断裂分析模型．桥联裂缝模型能够描述混杂纤维水泥基复合材料断裂全过程的裂缝扩展规律,灵活地分析不同纤维对断裂韧度的贡献,并可以计算混杂纤维水泥基复合材料裂纹尖端应力强度因子、断裂韧度和临界缝长．     

切向载荷下内嵌椭圆片裂纹问题的解法

利用微分积分方程方法研究三维无限弹性体内嵌平片裂纹问题首先建立平片裂纹问题中裂纹面上的载荷和裂纹扩张位移所满足的微分积分方程,对椭圆片裂纹问题进行研究,如果作用在椭圆片裂纹面上的载荷是幂函数形式,则其裂纹扩张位移有闭合形式解其中关键步骤是作者利用了首创的一种特殊极坐标体系计算得到了一系列的微分积分结果,再利用待定系数法得出了各种载荷下的线性方程组,解之后可得其裂纹扩张位移解答,于是各种情况下的裂纹边界处的应力强度因子随即可得本文得出了裂纹面上作用三次幂切向载荷的多种情形的应力强度因子     

CNTs／PS和CNTs／PEE的制备及性能

通过溶液共混制备了不同碳纳米管(CNTs)质量分数的CNTs/聚苯乙烯(PS)、CNTs/聚醚酯(PEE)复合材料,研究CNTs对复合材料导电性能、力学性能的影响.CNTs的加入可以使复合材料的导电性能得到明显提高,CNTs/PS体系的电导率大于CNTs/PEE体系的电导率.随着CNTs质量分数的增加,CNTs/PS复合材料的断裂强度先增大后减小,在CNTs质量分数为1%时达到最大值,但CNTs/PEE的断裂强度随CNTs质量分数的增加逐渐下降,扫描电镜(SEM)结果显示CNTs在PS中的分散性稍好于在PEE中的分散性.     

炭黑/聚乙烯导电复合材料PTC特性的研究(Ⅰ)——影响PTC特性的因素

从探讨影响聚合物型正温度系数 (PTC)材料电性能的因素出发 ,采用炭黑 (CB)填充聚乙烯 (PE) ,分析了不同种类CB的含量 ,以及不同种类PE基体的结晶性能对复合材料导电性和PTC效应的影响 .结果发现 ,采用结构性高和比表面积大的CB进行填充 ,有利于复合材料的导电性和PTC效应 ,而基体的结晶度高 ,复合材料的PTC强度大 ,渗滤阈值小     

CFRP加固裂纹钢板的疲劳寿命及加固参数研究

钢结构在运行一段时间后,其母材或焊缝附近易产生裂纹,因此需要对裂纹进行修复以延长使用寿命.文中研究了碳纤维增强复合材料(CFRP)加固裂纹钢板的疲劳寿命及加固参数.首先采用粘结力理论,建立CFRP加固裂纹钢板的有限元模型,计算得到裂纹尖端的应力强度因子;然后进行4组对比疲劳试验,利用试验数据和Paris公式计算材料常数C和n,将计算的应力强度因子代入Paris公式预测试件的疲劳寿命;最后利用有限元模型对CFRP加固的刚度、长度、宽度等加固参数进行了研究.结果表明:根据有限元模型计算的应力强度因子幅和Paris公式可以准确预测CFRP加固裂纹钢板的疲劳寿命;CFRP加固可以减小裂纹尖端的应力强度因子,有效提高裂纹钢板的疲劳寿命.     

高能球磨对TiC0.5/Cu(Al)复合材料组织和性能的影响

以Ti2AlC和Cu粉作为原料,分别采用滚筒球磨和高能球磨对原料粉进行预混处理,在1 150℃下原位热压反应制备了TiC0.5/Cu(Al)复合材料.实验结果表明,Al从Ti2AlC溶出进入Cu中,Ti2AlC分解并转变成TiC0.5相,然而滚筒球磨制备的复合材料中生成少量AlCu2Ti相.通过对原料粉高能球磨处理,制备后的复合材料AlCu2Ti相消失,细小的TiC0.5颗粒均匀分布于基体中.两种不同方法制备的复合材料的弯曲强度和维氏硬度试验结果表明,高能球磨工艺能提高TiC0.5/Cu(Al)复合材料的弯曲强度,同时维氏硬度略有降低.其中,高能球磨处理后制备的27％ TiC0.5/Cu(Al)复合材料的弯曲强度达到981 MPa,维氏硬度为2.43 GPa.     

PET/SiO_2纳米复合材料的力学性能和结晶性能研究

采用熔融共混法,将纳米二氧化硅(SiO2)添加到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中,制备出PET/SiO2纳米复合材料,并对其力学和结晶性能进行研究。结果表明,添加微量纳米SiO2能显著提高PET材料的力学性能,纳米SiO2添加量为0.2质量份数时,纳米SiO2在PET基体中分散均匀,复合材料综合力学性能最佳,与纯PET相比,PET/SiO2纳米复合材料的缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度和弯曲弹性模量分别提高了18%,20%,11%,14%;随着纳米SiO2添加量的增加,PET/SiO2纳米复合材料的结晶度和结晶温度有明显的提高。