复合材料单层板损伤分析

研究了复合材料单层板在远场均匀拉应力作用下，基体中微裂纹损伤，利用Ⅰ、Ⅱ型复合裂纹应力强度因子，分析了沿裂纹面的拉伸型损伤变量和剪切型损伤变量，应用能量释放率的概念建立了损伤条件下的应力应变关系，并给出了正交各向异性单向层板在损伤条件下的有效偏轴柔度系数计算公式。通过算例分析可知，由于复合材料单层板中微裂纹的存在，有效偏轴柔度系数S‘11和S‘61增大，而S‘21减小。     

含有弹性核复合材料板的应力分析

用解析与数值法分析了含有多个弹性核复合材料板的应力，将各向异性板和各向同性板的应力函数分别用劳伦斯级数和麦克劳林级数表示，并利用节点配置法，确定它们的应力函数，从而求出了复合材料板的应力分布．     

原位微波合成官能化碳纳米管复合聚己内酯材料

氨基化碳纳米管被引入己内酯单体微波辅助开环聚合体系,一步制备出碳纳米管纳米复合聚己内酯材料.其中,碳纳米管表面的氨基引发己内酯单体聚合在碳纳米管表面形成聚己内酯接枝链.氨基化碳纳米管的引入明显提高了聚己内酯材料的强度和模量,甚至在低含量(＜2%)时断裂伸长率也同时得到提高.利用扫描电镜、X 射线衍射、示差扫描量热分析和动态力学分析揭示了纳米复合材料的断裂形貌、结晶情况和热性质,进而探讨了氨基化碳纳米管对提高力学性能的关键作用.     

铸钢碳纳米管复合材料的机械性能

采用熔炼浇注技术制备碳纳米管铸钢复合材料。测试该复合材料在铸态下的拉伸性能和硬度。通过扫描电镜检测其断面,在断口中发现碳纳米管存在,显示碳纳米管经过高温浇注过程,被成功加入到钢基体中。拉伸测试结果表明:碳纳米管加入量为0.1%的复合材料较未添加碳纳米管材料抗拉强度增加11%。硬度测试结果表明:碳纳米管加入量为0.2%复合材料较未添加碳纳米管材料硬度提高28%。更多还原     

碳纤维材料应用于桥梁工程的耐久性研究

力学性能优异的碳纤维增强复合材料(CFRP)在桥梁工程中具有广泛的应用前景,然而CFRP 材料及其与桥梁结构组合体系的耐久性还有待研究。笔者对近年来对 CFRP 材料、CFRP材料加固混凝土梁(柱)、CFRP筋－混凝土主梁的耐久性及劣化机理等问题的研究成果进行系统的归纳和总结。指出：桥梁用CFRP材料多因素耦合环境加速腐蚀试验方法、CFRP材料应用于桥梁工程的防腐措施、CFRP材料与结构的组合界面力学行为随环境变化的规律、含CFRP材料的桥梁结构耐久性年限理论预测模型以及 CFRP 拉索和预应力筋的锚固体系耐久性等有待进一步研究。     

纳米复合载体固定酪氨酸酶合成左旋多巴

利用模板法制备大孔SiO₂材料,而后借助水热合成法在孔道中生长ZnO纳米线,得到新型纳米复合材料(SiO₂/Zn ONWs).采用静电吸附法将酪氨酸酶(TYR)固定在纳米复合载体上,用于L-多巴合成.从扫描电子显微镜中观察到ZnO纳米线在孔道中呈现无规线团形貌,且分布均匀. TYR在SiO₂/ZnO NWs上的最大负载量高达162.3 mg·g^-1,约是纯大孔SiO₂载体3倍,且远高于其他固定化TYR系统.利用固定化TYR进行L-多巴合成,在最优反应条件(35℃、p H 6.0、L-抗坏血酸浓度10 mmol·L^-1)下催化1.5 h, L-多巴的产率可达70.2%.固定化TYR展现良好的储存稳定性,储存28 d仍保持78.6%的相对活性,远高于游离状态TYR,并可重复使用,经历10个循环后仍能保持42.1%的L-多巴产率.     

脆性基体复合材料层板弯曲破坏的数值模拟

讨论了复合材料层板的弯曲破坏问题,纤维层是正交异性弹性体,而基体为脆性损伤材料。提出了一种脆性损伤模型,虽是各向同性连续损伤模型,但利用等效损伤应变的定义,可以区分拉、压和剪切对损伤的不同响应。用有限元法数值模拟了如下现象,一旦基体出现临界损伤,弯曲载荷则从最大值急速下降,同时基体的临界损伤区很快扩展,并且发生局部纤维断裂,从而使复合材料层板几乎失去了承弯能力,整体呈脆性特性。为便于了解破坏过程,给出了若干状态时板内的应力等值线分布图。     

晶须增强金属复合材料电镜样品中的弹性弛豫

用有限元数值计算的方法研究了晶须增强金属复合材料电镜样品中，自由表面引起的弹性弛豫对材料中界面附近弹性应变的影响，利用电子衍射动力学理论模拟了这种弹性应变引起的会聚束电子衍射图中衍射线的宽化与分裂情况，计算结果与实验相符．并讨论了由薄膜样品中弹性应变的测定结果推算出大的块体复合材料中界面微观应变场的可能性     

纳米银掺杂聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及性能

通过"绿色"重氮化反应,利用亚硝酸异戊酯和对苯二胺在石墨烯表面共轭接枝苯胺基团,并在过硫酸铵和硝酸银的共同氧化作用下,制得纳米银掺杂的聚苯胺/石墨烯复合材料。通过FTIR、SEM、TEM、XRD、TG和四探针电阻率测试仪对产物进行表征,结果表明,石墨烯表面的聚苯胺接枝率随着重氮化反应过程中反应温度的升高而增加。此外,随着氧化剂中银离子含量的增加,银粒子掺杂聚苯胺以及银粒子掺杂聚苯胺/石墨烯的电阻率均逐渐下降,当重氮化反应温度为80℃,氧化剂中过硫酸铵与硝酸银摩尔比为14时,银粒子掺杂聚苯胺/石墨烯的电阻率为0.0011Ω·cm,导电性能优良。因此,银/聚苯胺/石墨烯纳米复合材料的制备在导电涂料、电磁屏蔽、电容器等领域具有很好的应用前景。     

二氧化钌/石墨烯纳米复合材料的制备及其电化学性能

采用共沉淀法制备了二氧化钌/石墨烯纳米复合材料应用于超级电容器中,并利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)以及X射线衍射(XRD)对材料表面结构形貌进行了分析。将电极材料装配成极片,组装成超级电容器并进行电化学性能测试,实验表明,含有质量分数为5%石墨烯的复合材料表现出很好的电化学性能,该材料单极首次放电比容量有740F.g-1;在2A.g-1的电流密度下,8 000次深度循环后容量保持率为71%且具有很好的稳定性,比容量和循环性能都要优于纯的氧化钌材料,表明合成的复合材料适合用于超级电容器中。     

铁基非晶粉体/S-玻璃纤维/环氧树脂复合材料板制备及其吸波性能

制备了铁基非晶粉体/S-玻璃纤维/环氧树脂复合材料板,采用波导法测定了复合材料的电磁参数。研究表明,复合材料板吸波机理主要以磁损耗为主,所制备的复合材料板中,当非晶粉体含量为66.7wt%,厚度为5mm时具有最佳的综合性能,密度为2.1g/cm3,抗拉强度为290MPa,有效反射损耗(优于-10B)的频宽达到了2.2GHz(15.8~18GHz)。     

表面弛豫效应对界面区域CBED的影响

对Al_2O_3颗粒增强铝复合材料与K_2Ti_5O_(13)晶须增强铝复合材料中的增强相/金属界面区域点阵位移场进行CBED研究,并对其进行电子衍射动力学理论模拟计算,结果表明:表面弛豫效应对晶须/铝界面法线方向上位移分量大小的分布影响显著,而对界面切线方向上位移分量的影响很小。这一结果对于解决CBED法测量界面应变场时遇到的表面弛豫效应问题是有意义的。     

含有氨基的有机—无机复合材料合成

报道了以r 氨基丙基三乙氧基硅烷 ( 3 aminopropyltriethoxysilane ,NH2 (CH2 ) 3Si(OC2 H5) 3,KH550 ) ,r 氨基丙基二乙氧基甲基硅烷 ( 3 (diethoxymethylsily)propylamine,NH2 (CH2 ) 3Si(OC2 H5) 2 CH3,KH551 )及r 缩水甘油醚基三甲氧基硅烷 ( 3 glycidyloxypropytrimethoxysilane,H2 COCHCH2 O(OCH3) 3·Si(OCH3) 3,KH560 )为先驱体原料 ,经水解和聚合反应后 ,合成了具有一定弹性的有机 无机复合材料 .红外光谱表征了复合材料的结构特征 ;DTA/TG曲线表明 ,在 2 0 0℃以下 ,复合材料保持了很好的热稳定性 ;KH560 KH580 ,KH560 KH551复合材料的弹性模量约在 3 70～ 470MPa之间 .     

尼龙6/粘土纳米复合材料低温下微结构的正电子湮没研究

在10～290 K范围内测量了不同纳米粘土含量的尼龙6/蒙脱土纳米复合材料中的正电子湮没寿命谱.实验结果发现,在所有样品中,正电子素（otho-positron, o-Ps）的湮没寿命均随温度的升高而增加.在不同的温区段,o-Ps湮没寿命随温度变化的斜率不同,据此确定了尼龙6/蒙脱土纳米复合材料的两个次级松弛转变温度Tβ和Tγ,这是其他实验方法难以测量的.此外还发现,这种次级松弛转变温度随纳米蒙脱土含量的增加而增加.这表明,无机纳米相和聚合物基体间存在较强的界面相互作用,致使聚合物链段的运动受阻.正电子湮没寿命的连续谱分析还表明,纳米粘土的含量和温度对自由体积分布有重要影响.一个十分有趣的现象被发现--270 K时,在纳米复合材料中o-Ps湮没寿命的分布均裂变为双峰,而在纯尼龙6样品中没有观察到这种峰的裂变.这表明,纳米粘土的加入改变了纳米复合材料中有序区域内链段的堆积密度.     

纳米橡胶填充环氧树脂的压缩力学性能

鉴于复合材料具有不同于一般材料优异的性能,因此有必要在宽广应变率的范围内（从准静态到冲击动态）来认识纳米粒子的增强增韧效应及其机理．为了对纳米橡胶／环氧树脂的动静态压缩力学性能进行研究,分别在霍普金森压杆（SHPB）和MTS液压伺服材料试验机上进行了纳米橡胶填充环氧树脂复合材料的动静态压缩实验,并将实验结果与细观力学方法的预测性能进行了比较分析,探讨了纳米级橡胶颗粒对基体材料环氧树脂的改性效果．     

复合材料力矩管扭转性能的研究

为了研究缠绕角度对玻璃纤维增强复合材料管(GFRP)扭转性能的影响和给在实际应用中提供依据,本文研究采用湿法缠绕成型工艺制得了具有不同缠绕角度的GFRP管.通过测试缠绕管的破坏扭矩来分析影响复合材料缠绕管扭转性能的各项因素,并与理论计算值进行了比较.研究结果表明,缠绕管扭转破坏的主要形式为面内剪切破坏.当缠绕角度在25°至60°范围内变化时,随着缠绕角度的增大,复合材料缠绕管的壁厚逐渐减小,抗剪性能逐渐减弱且扭转破坏形式有分层情况出现.当缠绕角是25°时,缠绕管的抗扭性能最佳,最大扭矩为118N.m,对应的扭转强度为209MPa.     

链刚性和剪切场对纳米棒在纳米复合体系中分布和取向的影响

纳米粒子在聚合物熔体中的分布规律备受关注。采用分子动力学模拟方法研究了纳米棒在聚合物熔体中的分布和取向行为。当高分子链与纳米棒间的相互作用较弱时,纳米棒呈直接接触聚集状态,不利于纳米复合材料性能的改善。当逐渐提高高分子链刚性时,纳米棒的分散程度略有提高;当向纳米复合体系施加剪切场并达到一定强度时,纳米棒的分散程度明显提高。在适当的链刚性和剪切场作用下,纳米棒不仅分散状态良好,而且呈一定的取向分布,纳米复合材料的性能得到较大提高。     

关于受冲击编织复合板的一个例子(实验特征及模型)

本文对厚编织复合材料板由硬的钢圆柱弹丸穿孔问题进行了研究．实验研究表明连续穿孔时在侵彻弹丸附近发生材料的横向剪切以及面内中间层分层的传播，而面内中间层分层的传播将导致纤维的拉伸断裂?由于冲击加载并不是瞬时的，这导致了横向剪切．在接近穿孔极限速度的入射速度(V50)范围内，这一机制依赖于复合材料板的厚度和中间层剪切强度．中间层分层的传播则由弹丸与靶接触时引起的弯曲波所致．由弯曲波所致的面内分层传播这一现象分别引起了面内圆形损伤和沿厚度内的锥形损伤．同时分层传播由弯曲波速所控制，其依赖于纤维的弹性特征、编织层的失效时间(其直接由编织层的弯曲刚度决定)及材料一些特定的失效参数．另外由于增加了拉伸破坏吸收的能量，分层传播还改进了材料的冲击强度．本文提出了一个分析模型来确定分层区域和靶的穿孔极限速度．采用这一模型对穿孔极限速度的计算结果表明其与实验值符合良好．     

基于复合材料层合板理论的路面动力响应研究

根据层合板理论,将路面视为Winkler粘弹性地基上宽度为B的无限长厚板,研究了交通荷载下混凝土路面的动力响应,也同时考虑运动荷载速度的影响.运用Fourier级数和Fourier变换技术得到了运动荷载作用下路面动力响应积分形式的解答,并利用数值Fourier逆变换得到运动荷载响应的计算结果,分析了荷载速度对位移和弯矩响应的影响.