三维编织复合材料的冲击压缩和裂纹分布

在不同应变率(500～800s-1)条件下,对三维四向和五向编织复合材料进行面外动态压缩试验,获得其压缩力学性能。通过高速摄影仪记录了三维编织复合材料的动态冲击损伤过程。对试样进行光学显微镜观察,获得不同加载应变率下截面形态,分析编织结构和加载条件对截面裂纹分布以及扩展的影响。结果表明:三维五向编织复合材料对应变率更敏感;应变率对不同结构三维编织复合材料的裂纹分布的影响具有一定的相似性;编织结构对截面裂纹分布具有显著影响。     

温度对三维编织复合材料冲击压缩性能的影响

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)测试了三维碳纤维/环氧树脂编织复合材料在20~300℃下的面外冲击压缩性能,分析了温度对三维编织复合材料冲击压缩性能的影响规律.研究结果表明:温度对三维编织复合材料的冲击压缩性能具有明显的影响,三维编织复合材料的面外压缩刚度、失效应力和能量吸收随着测试温度的增加而下降,失效应变则随着测试温度的增加而增加;三维编织复合材料的失效模式主要为剪切破坏,随着测试温度的增加,破坏越明显.     

二维单轴与二轴编织铺层复合材料压缩性能

研究了编织角和纤维体积分数的变化对二维单轴和二轴编织铺层复合材料压缩性能的影响,分析了两种复合材料试样的压缩破坏模式。结果表明:当两种结构的编织角和纤维体积分数相同时,二维单轴编织铺层复合材料的压缩强度和压缩模量均高于二维二轴编织铺层复合材料;当承受沿试样长度方向压缩载荷时,两种复合材料试样中编织角较小的区域破坏较为严重,且层内裂纹沿试样厚度方向延伸,但其在层间的延伸并不连续。研究表明二维单轴编织铺层复合材料中纤维屈曲的减少对提高复合材料的压缩性能有明显效果。     

三维编织复合材料力学性能研究进展

复合材料的比强度、比模量高,耐热性、耐腐蚀性能强等性能,使得复合材料应用越来越广泛。但由于传统的复合材料层合板具有分层缺陷,抗剪切等力学性能还存在一些劣势,进而在之后的研究中提出了三维编织复合材料力学性能的研究。该文将对近些年关于三维编织复合材料的力学性能从理论、实验、模拟方面进行综述。     

剪切增稠液流变性能及其复合材料动态冲击压缩性能

制备二氧化硅质量分数为23%的二氧化硅/聚乙二醇剪切增稠液(STF),采用流变仪测试STF的稳态和动态流变性能.将STF与经编间隔织物(WKSF)复合后,测试其动态冲击压缩性能.研究结果表明,在低剪切速率作用下,STF出现剪切变稀现象,达到临界剪切速率后,出现增稠现象.在动态冲击压缩下,STF-经编间隔织物复合材料与纯经编间隔织物表现出不同的压缩性能,纯经编间隔织物在压缩过程中存在弹性阶段和压实阶段,STF-经编间隔织物复合材料则表现为均一弹性模量压缩.相比于纯经编间隔织物,STF-经编间隔织物复合材料变形较小,在相同形变时吸收的能量较多.     

三维编织复合材料构件机器人优化设计

用有限单元法建立三维编织复合材料构件机器人的动力学模型 ,并用数值积分法求解执行件端点动态响应 通过构件材料阻尼的极大优化 ,显著地减短机器人执行件端点的残余振动时间 图 2 ,表 1,参 5     

土壤动态冲击压缩性能实验研究

为获得不同侵彻体在土壤中的衰减规律,采用分离式Hopkinson压杆实验装置,分别对不同参数的土壤材料进行了冲击压缩性能实验,得到了相应的应力-应变曲线. 根据实验结果,从土壤材料的密度、质地及含水体积分数3个方面分析了其动态响应特性,得出了在动态冲击载荷作用下土壤材料各种参数对其动态力学性能的影响. 研究结果表明:随着密度的增大,土壤的动态冲击应力峰值一般会增大;黏土质地土壤的应力峰值一般较大,且应力的下降速度较慢;土壤中含水体积分数对砂土和壤土质地土壤的应力峰值影响不大,但对黏性质地土壤却有非常大的影响.      

三维编织复合材料威布尔概率分布数学模型

首先分析了三维编织工艺和预制件细观结构,对三维编织复合材料基本的单胞力学模型进行分析,然后运用三细胞模型,对圆形截面三维编织复合材料的工程弹性常数进行理论预测,最后通过数学推导,导出了三维编织复合材料剩余刚度和疲劳寿命的威布尔概率分布函数的表达式,并给出了上述两个分布函数中有关参数的确定方法,为进一步研究三维编织复合材料疲劳寿命试验和寿命预测提供一定的理论依据.     

两步法三维编织复合材料的刚度计算

利用织物几何模型，在层板理论和平均刚度概念的基础之上，推导了两步法三维编织复合材料弹性模量的计算公式。     

骨折固定用三维编织复合材料的性能

为避免传统金属骨折固定材料应力遮挡效应,采用真空浸渍法制备了新型骨折固定用三维编织碳纤维/环氧(C3D/EP)复合材料,研究了该材料的弯曲、剪切和冲击性能,讨论了其失效方式,通过体外细胞培养法对C3D/EP复合材料的细胞毒性进行了评价.结果表明,与常用金属骨固定材料相比,纤维含量为43%的C3D/EP复合材料弯曲强度已超过不锈钢并接近钛合金,但模量比后二者低得多,与人骨相近;与长纤维复合材料(CL/EP)相比,C3D/EP复合材料破坏时不发生脆性断裂,另外,3T3细胞系和小鼠骨髓基质细胞毒性实验表明,该材料基本没有细胞毒性.上述结果表明该C3D/EP骨折固定复合材料具有良好的应用前景.     

两步法三维编织复合材料的刚度计算

利用织物几何模型,在层板理论和平均刚度概念的基础之上,推导了两步法三维编织复合材料弹性模量的计算公式．     

晶须辅助增强复合材料动态压缩性能研究

为获得一种新型氧化锌纳米晶须辅助增强环氧树脂基复合材料的准静态和动态压缩力学性能,采用万能实验机和分离式Hopkinson压杆装置为加载手段,对该复合材料层合板厚度和平面内两方向的准静态和动态压缩性能进行实验研究;借助扫描电镜对该复合材料断口损伤形貌进行表征. 实验结果表明:在动态加载下,该复合材料具有明显的非线性本构关系和应变率强化效应. 材料在厚度方向的破坏以剪切破坏为主,在平面内方向的破坏以分层破坏为主,其厚度和平面内两方向的压缩破坏具有完全不同的破坏机制.     

湿热环境下复合材料层板压缩性能研究

采用压缩试验方法研究了湿热环境对机织碳纤维环氧复合材料压缩性能的影响。对干态、湿态复合材料层板进行了不同温度下的压缩试验。分析了该复合材料的吸湿特性、不同湿热环境下的压缩性能及破坏模式。吸湿试验结果表明:机织碳纤维环氧复合材料的平衡吸湿率在0.88%左右。吸湿后试样表面变的较为光滑,存在一些树脂破坏,有少量纤维拔出;并发生了界面破坏。压缩试验结果表明:湿热环境对该复合材料压缩性能的影响较为显著,湿热会降低由基体性能主导的压缩强度,130℃下湿态试样的压缩强度保持率约为65%。纤维与基体的结合强度对压缩破坏模式有重要的影响,湿热条件下由于纤维与基体的结合强度降低,侧面断口出现分层破坏现象。     

基于分形理论研究RTSF混凝土冲击压缩性能

为了研究回收轮胎钢纤维(RTSF)混凝土的冲击压缩性能,利用分离式霍普金森压杆对普通混凝土(F0)、工业钢纤维(ISF)混凝土和RTSF混凝土进行冲击压缩试验,统计冲击破坏后的碎块数量并计算分形维数.结果表明:RTSF混凝土冲击破坏形态分为三种类型,即周边张应变破坏、留芯破坏和整体破坏;应变率在55~125s^-1左右时,不同掺量RTSF混凝土的分形维数范围为1.33~2.25;分形维数随RTSF掺量增加出现先减小后增大的趋势,RTSF 0.75混凝土分形维数最小;不同掺量的RTSF混凝土的分形维数随应变率增加而增大;不同应变率下RTSF混凝土的动态抗压强度及断裂能均随分形维数的增加而增大;ISF 1.00的分形维数、动态抗压强度和断裂能均介于RTSF0.75和RTSF1.00之间,RTSF 0.75比ISF 1.00(纤维长度为35mm,长径比为65)能更有效提高混凝土的冲击压缩性能.     

双结构三维编织复合材料弹性模量的试验研究

编织时使一部分纱参与编织另一部分纱不参与编织,可织得双结构三维编织物。文章对交织纱与轴纱的比例对三维编织复合材料拉伸、压缩以及弯曲弹性模量的影响规律进行了试验研究。试验结果表明,引入一定比例的轴纱不但可以减少编织工作量,还可以提高材料的弹性模量。     

三维编织炭纤维增强环氧树脂复合材料的吸湿特性

为了研究三维编织复合材料的吸湿行为,利用树脂传递模塑（RTM）工艺制备了三维编织炭纤维增强环氧树脂（C3D／EP）复合材料．通过吸水实验,研究了该材料的吸湿规律、温度对吸湿的影响以及吸湿过程中复合材料力争陛能的变化．结果表明：C3D／EP复合材料吸湿初期符合Fick扩散定律,但整个吸湿行为可用Sigmoidal曲线来描述;温度可加速C3D/EP复合材料的吸湿速率,并使平衡吸湿量提高;在吸湿过程中,C3D／EP复合材料的弯曲强度随吸湿时间的延长而下降,先快后慢,与吸湿曲线相对应,而且温度越高,下降越明显,表明吸湿量的大小决定了力学性能的降低程度．     

三维编织复合材料空心断面梁的阻尼分析

基于层合板类推法和能量耗散原理 ,分析了三维编织复合材料空心断面梁的阻尼 导出了此类构件的比阻尼容量计算公式 分析中该复合材料被视为四个单向纤维复合材料部分叠合形成 ,各单向纤维复合材料部分的单位能量耗散被分解为与δx′、δy′、δz′、τy′z′、τx′z′、τx′y′对应的 6个分量 图 2 ,参 7     

三维编织碳/环氧复合材料的摩擦学特性

为研究三维编织复合材料的摩擦学行为，采用RTM工艺制备了三维编织碳纤维增强环氧树脂复合材料，讨论了纤维体积比、纤维表面处理和润滑条件等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明，随着纤维含量的增加，复合材料的摩擦系数先降后升，在35％时有最小值；磨损率则一直下降。纤维表面处理使复合材料的磨损率降低，耐磨性提高，水润滑条件下复合材料的摩擦磨损性能远优于干摩擦条件下的性能。干摩擦条件下复合材料的磨损机制主要为黏着磨损，水润滑条件下则以磨粒磨损为主。     

三维整体编织复合材料的结构和主要力学性能

三雏编织复合材料是由三维编织物(预制件)增强的一种先进复合材料.它具有优良的力学性能和其他的性能,使复合材料制作主承力结构件和高功能制件成为可能.研究了三维编织复合材料的细观结构,并研究了三维编织复合材料的拉伸、弯曲、压缩、疲劳、冲击等力学性能,以及结构参数对这些性能的影响.为三维编织复合材料的设计和应用提供了必要的数据.