正交叠层板最终拉伸破坏的细观力学研究

基于剪滞理论,研究了在０°方向承受拉伸的复合材料正交叠层板由９０°层的破坏及０°层中部分纤维断裂相互作用所导致的细观应力重新分布．在此基础上,采用随机临界核统计理论,对正交叠层板的最终拉伸破坏进行了细观统计分析．对［０／９０ｎ／０／９０ｎ／０］碳／环氧的计算结果表明,算得的最终拉伸强度能较好地吻合现有的实验结果．     

正交叠层板横向初始开裂问题的研究

建立一种分层剪滞模型,并结合线弹性断裂力学,研究了正交叠层板在受到沿0^。层方向的拉伸荷载作用下,90^。层中产生横向基体开裂的破坏问题．同时求得了计及固化残余热效应影响的初始破坏应变,计算结果和现有实验与有限元结果吻合较好．本文中所提出的模型和方法为纤维增强复合材料叠层板的破坏分析提供了一种新的研究途径,所得结果也为进一步分析叠层板的多级破坏和最终破坏等问题提供了理论依据．     

正交各向异性叠层复合材料板弯曲分析的有限单元法

文中构造出２０结点４８自由度三维退化层合板单元,用于分析各层片均为正交各向异性的叠层复合材料板的弯曲问题。该单元继承了文单元的优点,增强求解复合材料板的功能,对最有较强的适应性。对比同类问题分析,基于单层和分层理论的各类数值方法及状态空间理论的精确解法。本文方法简便易行,有相当的精度保证,求解效率也远高于上述诸法,是一种适合于结构总体分析的有效方法。     

正交叠层板的多级横向开裂问题

基于剪滞理论 ,建立了一个分层剪滞分析模型 ,研究了正交叠层板在拉伸荷载作用下 ,90°层发生横向基体多级开裂的问题 ,求得了计及固化残余热效应影响的裂纹间距和裂纹密度 ,所得结果与现有实验结果较吻合 ,进一步证实了所提模型和分析方法的正确性和可靠性 .计算结果同时表明 :裂纹密度与远场施加应力有关 ,施加应力愈大 ,裂纹密度愈大 ;当施加应力达到或超过某值时 ,90°层会出现等间距的横向饱和裂纹群 .     

初始缺陷对正交叠层圆柱曲板临界载荷的影响

本文应用动态松弛法(DRM)研究了承受均匀轴向压力的硼/环氧复合材料正交叠层(90°/0°)圆柱曲板在加载过程中的大挠度挠曲特性和初始几何缺陷对临界载荷的影响。文中考虑了两种弯曲边界条件;一种是四边简支;另一种是承载边为夹支而非承载边为简支。面內边界条件则假定板的周边在几何上不受约束。数值结果表明,初始几何缺陷使临界载荷显著下降,且下降的幅度与缺陷的严重程度及边界条件有关。     

拉弯耦合对复合材料叠层板稳定问题的影响

本文用动态松弛法(DR法)研究了拉弯耦合对复合材料叠层板稳定问题的影响。对受均匀单轴压力的碳/环氧正交铺设简支叠层平板和微曲板的数值结果表明,拉弯耦合对不对称叠层板稳定问题的影响是显著的。     

风电叶片拉挤板界面强度影响因素研究

分别选取不同搁置时间、不同搁置环境、不同打磨方式的拉挤玻板,在板材间增加双轴向织物后,采用VARTM工艺制备成复合材料样件,开展风电叶片拉挤玻板界面强度影响因素研究。制样完成后,先后从宏观界面强度性能、微观形貌等对拉挤玻板界面进行测试。测试结果表明,随着搁置时间增加,拉挤玻板界面强度降低,随后界面强度维持稳定水平;拉挤玻板在采用80、120、240目砂纸打磨后,拉挤板表面粗糙度发生明显变化,粗糙度越小界面强度越小,且打磨后无法恢复到拉挤板初始界面强度。另外,在不同环境温度、湿度下搁置,对拉挤板界面强度影响较小。     

对称角铺设矩形叠层复合材料板受低速冲击时的解层破坏分析

研究了低速冲击作用下复合材料结构破坏行为与冲击速度及材料属性间的关系.采用碰撞力分段模型和一阶剪切理论分析了给定初始速度的铁球与四边夹支的叠层复合材料板中心发生碰撞的动力学行为,包括碰撞力及表面沉陷随时间的变化规律;然后根据忽略厚度的界面模型假设及简化的Tsai-Wu张量破坏准则对叠层复合材料板的解层破坏进行了计算和分析.结果表明最大碰撞力与初始碰撞速度成正比,夹支矩形叠层复合材料板的解层破坏区域最先出现在应力幅值较大的中轴线及边界附近,并随初始碰撞速度的增大而扩展并改变几何形状.     

剪弯耦合对非对称角叠层曲板稳定性的影响

用动态松弛法研究了剪弯耦合对四边承受均匀剪力的复合材料非对称角铺设叠层圆柱微曲板稳定性的影响，讨论了铺层顺序、曲率、边界条件及剪力方向所引起的效应。结果表明，耦合系数Ｂ１６、Ｂ２６的正负符号与绝对值对板的稳定性的影响是十分显著的。     

考虑脱层损伤模式的复合材料船体梁极限强度分析

基于复合材料三维Hashin破坏准则和相应刚度退化理论,使用基于强度理论的脱层损伤预测方法,分析了复合材料船体梁中垂和中拱状态下考虑脱层损伤模式的总纵极限强度. 提出使用折减因子对不考虑脱层的复合材料船体梁极限强度进行折减,以获取考虑脱层损伤模式的复合材料船体梁总纵极限强度的计算方法.     

钢纤维混凝土极限抗拉强度普适计算模式研究

基于复合材料力学理论,建立了双因素、双参数的钢纤维混凝土抗拉强度普适计算模式.通过试验,分析了钢纤维混凝土极限抗拉强度与钢纤维体积掺率及基体强度等级的关系.进而结合试验结果,对比分析了现有典型计算模式在面向不同的基体强度等级时存在的弊端,并验证了双因素、双参数模型.在此基础上,通过对试验数据的回归分析,给出了计算模式中各参数的建议值.     

缝纫对复合材料层板面内单向拉伸强度的影响

缝纫方法可以极大地增强复合材料层板的层间力学性能，与此同时也对复合材料层板的面内力学性能造成一定的损伤。作者采用理论与实验相结合的方法研究了复合材料面内拉伸强度与缝纫参数的影响，研究结果表明复合材料层板的面内拉伸强度与缝纫参数密切相关，复合材料层板的面内拉伸强度将随缝纫密度，缝纫线直径的增加而减小。作者认为这是因为缝纫过程在复合材料层板中产生的初始损伤密度随缝纫密度和缝纫直径的增加而增加所造成的。     

复合材料层板损伤失效分析

基于连续损伤理论,利用多标量损伤模型,考虑单层板失效前由微裂纹损伤所造成的刚度下降,将Hoffman准则作为复合材料单层板在复杂应力状态下的极限损伤条件,应用该准则对含圆孔复合材料层合板在单向拉伸载荷下的损伤破坏过程进行了数值分析,并与常规(无损伤)失效准则的结果进行了比较.计算表明:损伤引起单层刚度下降,使应力重新分布,加速应力向未损伤层和周围单元转移,从而使应力集中得到缓解,层板的单层破坏载荷明显提高,从而提高层板的极限载荷,提高程度受铺层方式的影响.可见,由损伤引起的刚度下降应在层板失效分析中加以考虑.     

缝纫对复合材料层合板分层屈曲的影响

基于包含若干分层的缝纫复合材料层合板在面内压缩载荷作用下发生屈曲破坏的机理,即厚度方向上的缝纫线被拉断,把缝纫线的极限伸长率作为层合板屈曲破坏的控制参数,采用能量的方法建立了用于预测缝纫复合材料层合板屈曲强度的理论模型.采用最小势能原理计算了缝纫及未缝纫复合材料层合板的屈曲强度.在此基础上,定义一个缝纫增强比,用一个算例证明了缝纫复合材料层合板较未缝纫复合材料层合板有更高的屈曲强度.研究了缝纫参数(包括缝纫线直径,缝纫针距和行距)对缝纫复合材料层合板屈曲强度的影响.     

KT型相贯节点极限承载力非线性有限元分析

对KT型圆钢管空间相贯节点的极限承载力进行了非线性有限元分析,揭示了KT型相贯节点的受力性能.结果表明:随着支杆与弦杆直径比、腹杆与弦杆直径比、支杆与弦杆厚度比、腹杆与弦杆厚度比和弦杆径厚比的变化,节点发生弦杆局部屈曲模式和腹杆轴向屈曲破坏2种破坏模式;支杆弦杆直径比和支杆弦杆厚度比的变化对节点极限承载力没有显著影响;与规范中平面K型相贯节点计算结果的比值在0.75左右.     

含孔型缺口的纤维金属层板剩余强度

纤维金属层板(fiber metal laminates,FMLs)作为混合层板家族中一员,由铝合金层和预浸料层交替铺设而成.相比于铝合金板,含缺口的纤维金属层板强度下降更为明显.为研究含孔型缺口的纤维金属层板的剩余强度,测试了光滑试样的静力拉伸性能和缺口试样的剩余强度.分析了铺层结构对剩余强度的影响,引入应力失效模型预测了纤维金属层板含孔型缺口的剩余强度,讨论了含缺口纤维金属层板的失效模式、损伤萌生和扩展过程.结果显示:带孔GLARE3层板的强度下降约为40%,铺层增加后缺口敏感性下降,特征长度增加,约在90%的剩余强度时缺口处有损伤发生.     

复合改性新老混凝土界面层劈拉强度的试验研究

通过对比试验研究,初步探讨偶联剂、减缩剂和粉煤灰共同作用对新老混凝土界面层劈拉强度的影响.结果表明,共同改性的新老混凝土界面层劈拉强度有较大幅度的提高.     

界面处理和冷却条件对玻璃纤维与聚丙烯界面结合的影响 I.不同界面处理对界面剪切强度的影响

通过测定,得出马来酸酐改性聚丙烯（ＭＰＰ）是提高玻璃纤维与聚丙烯树脂界面剪切强度的关键因素,而偶联剂的变化对体系界面剪切强度的影响较少,用仪器分析证实了酸酐基团与玻璃纤维表面发生化学反应的实质,以及当界面存在改性聚丙烯时,应选择Ａ－１７４ＴＭ硅烷偶联剂处理增强聚丙烯的玻璃纤维,而不是传统的Ａ－１１００ＴＭ硅烷偶联剂。