聚酰胺/橡胶复合材料纤维含量对拉伸性能的影响

纤维体积含量是决定纤维增强复合材料各项力学性能的一个重要参数.本文通过理论分析和实验,就纤维体积含量与聚酰胺6(锦纶)帘线/天然橡胶复合材料的拉伸强度、拉伸模量的关系进行了研究,得到了纤维体积含量的理论下界极限和上界极限以及许用的上界极限.实验结果提供了有关参数和影响因素,这将对聚酰胺6帘线/天然橡胶复合材料的细观力学设计提供依据.     

聚酰胺6帘线/天然橡胶复合材料中纤维体积含量对拉伸性能的影响

纤维体积含量是决定纤维增强复合材料各项力学性能的一个重要的参数。本文通过理论分析和实验.就纤维体积含量与聚酰胺6(锦纶)帘线/天然橡胶复合材料的拉伸强度、拉伸模量的关系进行了研究.得到了纤维体积含量的理论下界极限和上界极限以及许用的上界极限。实验结果提供了有关参数和影响因素,这将对聚酰胺6帘线/天然橡胶复合材料的细观力学设计提供依据。     

纤维含量特征参数对纤维沥青混凝土黏弹性力学模型的影响

通过聚酯纤维沥青混凝土小梁的弯曲蠕变试验,研究纤维体积率和长径比对沥青混凝土黏弹性力学模型参数及黏弹性能的影响.结果表明:随纤维体积率和长径比的增大,纤维对沥青混凝土弯曲蠕变变形的约束能力先增强然后减弱;纤维含量特征参数能综合反映纤维体积率和长径比的影响.在此基础上,建立了考虑纤维含量特征参数影响的纤维沥青混凝土黏弹性力学模型.试验研究和理论分析表明,聚酯纤维沥青混凝土的最佳纤维体积率为0.35%、长径比为324、纤维含量特征参数为1.128.     

聚丙烯纤维水泥稳定碎石的断裂能试验研究

为了研究聚丙烯纤维对水泥稳定碎石断裂韧性的影响,通过聚丙烯纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石的三点弯曲试件断裂试验,测得了试件的断裂能、裂缝嘴张开位移和裂缝尖端张开位移,给出了聚丙烯纤维体积掺量的合理范围--0.6‰～0.8‰.试验结果表明:聚丙烯纤维可以明显提高水泥稳定碎石的断裂能、极限裂缝嘴张开位移和极限裂缝尖端张开位移;随着试验龄期的增长,无论聚丙烯纤维掺入与否,水泥稳定碎石的断裂能均呈增大趋势;随着纤维体积掺量的增加,水泥稳定碎石的断裂能、极限裂缝嘴张开位移和极限裂缝尖端张开位移逐渐增大;随水泥掺量的增加,聚丙烯纤维水泥稳定碎石试件的极限荷载逐渐增加,但断裂能却逐渐减小.     

单向纤维复合材料中纤维断裂诱发应力分布的有限元分析

采用有限元方法,对单纤维断裂引起的局部应力集中进行了分析,讨论了纤维体积百分含量对应力传递的影响.结果表明:断裂纤维引起的应力扰动具有明显的局部特征,即邻近的第一根纤维承担裂纹释放的主要载荷,离断裂位置越远,应力集中程度越小;同时应力集中程度随着纤维体积百分含量的提高而加剧.     

玄武岩纤维TRC板拉伸性能试验研究

采用短切钢纤维体积掺量为0%、0.8%、1.6%的3种精细混凝土基体分别制备玄武岩纤维TRC板,并对纤维编织网施加不同水平的预拉力,通过单轴拉伸试验,考察了各类TRC板试件的应力-应变关系和裂缝形态.试验结果表明:随着纤维编织网层数的增加,TRC板试件的开裂荷载减小,极限荷载和极限应变均增大,裂缝形态得到很大改善.随着纤维编织网上预拉力水平的增加,TRC板试件的开裂荷载增大,极限荷载并未产生明显变化,极限应变减小,裂缝逐渐表现出不良的形态.TRC板试件的拉伸性能与短切钢纤维掺量和预拉力水平均存在一定的相关性;当基体混凝土中掺加体积分数为1.6%的短切钢纤维且纤维编织网上施加的预拉力大小合适时,TRC板试件表现出相对较好的拉伸性能.     

BFRP筋纤维混凝土梁抗弯试验

针对传统BFRP筋梁挠度、裂缝较大的特点,提出在BFRP筋梁中掺入短切玄武岩纤维,并完成了3种纤维体积掺量和3种配筋率下的BFRP筋纤维混凝土梁的抗弯试验。在BFRP筋梁中掺入短切玄武岩纤维,可提高梁的开裂荷载,当纤维体积掺量为0.4%时,其开裂荷载提高了60%;掺入短切玄武岩纤维对梁的极限承载力影响不大,极限承载力只随配筋率的增大而增大;掺入短切玄武岩纤维不能有效改善BFRP筋梁的挠度。     

纤维取向与打团效应对玄武岩纤维增强复合材料拉伸性能的影响

 基于Tsai理论,针对纤维体积掺加率为0.6%、0.9%、1.2%、1.5%,纤维取向角为0°、15°、30°、45°的玄武岩纤维-环氧树脂复合材料（BFRP）进行了轴向拉伸强度实验研究,并引入纤维均分系数和打团纤维含量表征玄武岩纤维在环氧树脂中的打团效应,建立打团纤维的细观力学模型与几何模型,对BFRP的拉伸强度进行了数值计算对比分析。结果表明,纤维体积掺加率一定时,BFRP的拉伸强度随纤维取向角的增大而减小,纤维取向角一定时,BFRP的拉伸强度随纤维体积掺加率的增大而增大;纤维均分系数随纤维体积掺加率的增大而减小,打团纤维含量随纤维体积掺加率的增大而增大;纤维打团效应的存在,导致了BFRP的纤维临界体积掺加率较纤维均分时有所增大,降低了玄武岩纤维对环氧树脂基材拉伸强度的增强幅度;考虑纤维打团效应的BFRP拉伸强度计算值与实验结果接近。     

聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂能试验研究

为了研究聚丙烯纤维对水泥稳定碎石断裂韧性的影响，通过对84个尺寸为100 mm × 100 mm × 515 mm的聚丙烯纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石三点弯曲试件断裂试验，测得了试件的断裂能(GF)、裂缝嘴张开位移(CMOD)和裂缝尖端张开位移(CTOD)，并探讨了试验龄期、聚丙烯纤维体积掺量以及水泥掺量对聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂能的影响，对聚丙烯纤维水泥稳定碎石的经济性和施工和易性进行了简要分析，给出了聚丙烯纤维体积掺量合适的建议范围为0.6‰ ～ 0.8‰。试验结果表明：聚丙烯纤维的掺入可以明显提高水泥稳定碎石的断裂能、极限裂缝嘴张开位移(CMODmax)和极限裂缝尖端张开位移(CTODmax)；随着试验龄期的增长，无论聚丙烯纤维掺入与否，水泥稳定碎石断裂能均呈增大趋势，但聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂能增大的速率较大；随着纤维体积掺量的增加，水泥稳定碎石断裂能、CMODmax和CTODmax逐渐增大，尤其是当纤维体积掺量大于0.6‰时，GF增大的效果更为明显；随水泥掺量的增加，聚丙烯纤维水泥稳定碎石试件的极限荷载逐渐增加，但断裂能却逐渐减小。     

玄武岩纤维改性高强自密实混凝土柱轴心受压试验

为研究玄武岩纤维的掺入对高强自密实混凝土柱轴心受力性能的影响,以玄武岩纤维体积掺量0. 1%、0. 2%和纤维长度15 mm、30 mm为参数,设计并制作了3根高强自密实混凝土(HSCC)对比柱和12根玄武岩纤维改性HSCC柱,进行轴心受压试验和ABAQUS有限元分析。结果表明:相较对照组,掺入玄武岩纤维后,HSCC柱的极限承载力有一定程度提高。纤维长度为15 mm、体积掺量为0. 1%的HSCC柱提高幅度最大,达到19. 6%;同等荷载作用下HSCC柱裂缝的出现、开展得到延缓,应变和变形减小;达到极限承载力时,对应的压应变和位移分别增大24. 3%、20. 6%,HSCC柱的延性得到显著提高;有限元模拟的结果与试验结果吻合较好,验证了模型的可靠度。     

纤维体积分数对炭/炭复合材料力学性能的影响

以40%,30%和25%3种不同纤维体积分数的针刺整体毡为坯体,经3次化学气相浸渗后制备C/C复合材料;测定其未经热处理与经不同温度热处理后的石墨化度,抗弯、抗剪、垂直与平行抗压强度;在偏光下观察其微观结构;采用扫描电子显微镜对其断口形貌进行观察;研究纤维体积分数与C/C复合材料的力学性能的关系及不同热处理条件下C/C复合材料的断裂机理.研究结果表明:在不同热处理状态下,当纤维体积分数为30%时炭/炭复合材料的抗弯、抗压和抗剪强度均最高;经热处理后的试样,其力学性能降低,断裂方式由脆性断裂转变为韧性断裂;热处理温度越高,其力学性能降低的程度越大.     

Wetting of flexible fibre arrays

Fibrous media are functional and versatile materials, as demonstrated by their ubiquity both in natural systems such as feathers and adhesive pads and in engineered systems from nanotextured surfaces to textile products, where they offer benefits in filtration, insulation, wetting and colouring. The elasticity and high aspect ratios of the fibres allow deformation under capillary forces, which cause mechanical damage, matting self-assembly or colour changes, with many industrial and ecological consequences. Attempts to understand these systems have mostly focused on the wetting of rigid fibres or on elastocapillary effects in planar geometries and on a fibre brush withdrawn from an infinite bath. Here we consider the frequently encountered case of a liquid drop deposited on a flexible fibre array and show that flexibility, fibre geometry and drop volume are the crucial parameters that are necessary to understand the various observations referred to above. We identify the conditions required for a drop to remain compact with minimal spreading or to cause a pair of elastic fibres to coalesce. We find that there is a critical volume of liquid, and, hence, a critical drop size, above which this coalescence does not occur. We also identify a drop size that maximizes liquid capture. For both wetting and deformation of the substrates, we present rules that are deduced from the geometric and material properties of the fibres and the volume of the drop. These ideas are applicable to a wide range of fibrous materials, as we illustrate with examples for feathers, beetle tarsi, sprays and microfabricated systems.     

混杂SIFCON材料力学性能试验研究

SIFCON 工艺是美国 LANKARD 材料试验室发明的一种制作高含量钢纤维混凝土制品的方法。在基体中加入 PP 改性聚丙稀纤维,对混杂 SIFCON 工艺成型的高含量钢纤维混凝土进行了系列的材料力学性能试验研究。     

Al2O3—SiO2（sf）／Al—Si复合材料残余应力的研究

采用Ｘ射线法Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２（ｓｆ）／Ａｌ－Ｓｉ复合材料残余应力进行了研究。结果表明Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２（ｓｆ）／Ａｌ－Ｓｉ复合材料中存在较大的残余应力;残余应力的大小随纤维含量的增加而增加,且受到纤维分布的影响。在纤维定向增强的复合材料中,残余应力具有各向异性,平行纤维方向的残余应力最大,垂直纤维方向的残余应力最小。     

摩擦系数对金属短纤维梳理性能的影响研究

提出了纤维的梳理模型.通过对金属短纤维实际铺网情况的分析,认为金属纤维的梳理性能除了与其本身的特性有关外,更重要的是与纤维间的摩擦系数有关.通过与常规纺织纤维作比较,认为金属纤维的摩擦系数以与棉纤维接近为宜.     

钢纤维混凝土的抗压强度

本文通过对试验结果的分析研究,探讨了钢纤维体积率、长径比,基体水灰比,水泥用量,砂率、骨料粒径等因素对钢纤维混凝土抗压强度的影响以及抗压强度的尺寸效应,从机理上分析钢纤维对混凝土抗压性能的增强作用,有关试验方法的建议和结论已列入我国的《钢纤维混凝土试验方法标准》。     

棉纤维遮光率的测定

讨论了棉纤维材料遮光率的指标;介绍了一种测试方法;对单根棉纤维全长范围内的遮光率进行了测试,得到了基础性的数据;并对双层纤维及外推到三层纤维的遮光率变化规律进行了测试分析,这些参数对有关仪器的设计将有指导意义.     

尼龙纤维增强MDF水泥的力学性能研究

制备了以ＭＤＦ水泥为基体的尼龙纤维增强复合材料并对其力学性能进行了测试,结果表明在ＭＤＦ水泥基体中加入一尼龙纤维可以有效地提高材料的抗冲击性能,当复合材料中尼龙纤维含量为体积分数￣２％时,材料的冲击强度即可达１４．２５ｋＪｍ＾－２,变曲强度８１．２ＭＰａ,并对纤维增韧机理以及断裂特性进行了探讨。