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纤维段裂试验的界面端应力奇异性研究 总被引:2,自引:0,他引:2
纤维段裂试验是测定纤维复合材料界面剪切强度的细观实验方法之一,其试验结果与其他三种细观试验方法(纤维拔出、纤维压人和微珠脱粘)测得的结果各不相符,相差较大。针对该问题,仔细研究了纤维段裂试验过程,可发现如下两个问题,首先是试件中纤维断裂造成的界面端应力奇异性问题;其次是纤维断成临界长度时界面是否脱粘的问题。针对界面端应力奇异性问题,本文建立了界面端轴对称分析模型,运用渐近展开法,推导出求解界面端特征值的特征方程,并由此得到应力奇异性指数随Dundurs常数的变化规律;采用文献[5]所用试件的纤维/基体性能数据,计算出了界面端的应力奇异性指数,并与文献[7]得到的其他三种试验的界面端应力奇异性指数进行比较,发现纤维段裂试件也存在界面端应力奇异性,而且应力奇异性最强,也说明了与其他三种试验结果不具可比性。本文还对纤维断成临界长度时界面是否脱粘的问题,进行了讨论。 相似文献
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界面端应力奇异性与复合材料界面剪切强度细观实验分散性分析 总被引:2,自引:0,他引:2
复合材料细观实验方法主要有纤维拔出、纤维压力、纤维段裂和微球脱粘实验等四种;但这四种试验得到的界面剪切强度结果存在很大的分散性。虽经三十余年的研究和改进,仍未能消除。为研究分散性产生的原因,本文以轴对称界面端应力奇异性分析为基础,推导出求解四种试件界面端的特征值的特征方程,并给出了特征值随Dundurs常数的变化情况,由此发现用相同的纤维和基体制作的四种试件在界面端存在奇异性不同的应力场,从而阐明了四种界面剪切强度试验结果巨大分散性的产生原因在于纤维和基体间界面处的应力奇异性。 相似文献
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套筒模型是复合材料中常用的进行纤维、基体间应力传递分析的轴对称模型.在套筒模型中,中心为纤维,纤维外包裹的"套筒"有假设为各向同性基体材料的,也有假设为横观各向同性复合材料的.不失一般性,本文将纤维和基体均视作横观各向同性材料,建立了任意楔形角的横观各向同性复合材料基体包裹横观各向同性纤维的轴对称模型,采用两次坐标变换、逐次渐近等求解方法,得到了求解该模型界面端应力奇异性指数的特征方程.考虑常见的碳纤维/环氧树脂复合材料制成的压入和拔出试件,根据得到的特征方程计算了两种试件的界面端奇异性指数随碳纤维体积百分含量的变化情况,结果发现,随纤维体积百分含量的增加,两种试件界端的奇异性均呈减弱趋势. 相似文献
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单纤维段裂试验作为复合材料界面剪切强度的一种测试方法被沿用至今.但是, 这种方法的可信度已受到一些研究者的质疑.为了明确单纤维段裂试验的问题, 本文首先对试验技术、试验结果分析等方面作了概述, 并指出: 纤维段裂的饱和状态是单纤维段裂试验的终点标志,以及临界长度是由试验得到的唯一数据, 而这二点是这种试验方法独具的特点, 同时也是这种试验方法难以克服的缺陷.在单纤维段裂试验中, 按照纤维段界面端处的局部损伤模式, 有3种界面端应力奇异性分析的问题需要予以考虑:(1)纤维断裂, 基体没有开裂, 和界面没有脱粘;(2)纤维断裂, 基体开裂, 但界面没有脱粘;(3)纤维断裂, 界面脱粘, 基体已开裂或基体未开裂.在单纤维段裂试验的界面端应力奇异性分析的基础上, 本文对单纤维段裂试验的可靠性进行了研究.结论是: 任何纤维和基体组成的复合材料的单纤维段裂试验都存在界面端应力奇异性, 这就排除了用单纤维段裂试验测定界面剪切强度的可能性. 相似文献
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用解析法分析了单纤维从聚合物基体中的拔出过程,采用弹性—塑性内聚力模型模拟裂纹的扩展和界面失效,确定了临界纤维埋入长度,该值区分两种不同长度的纤维拔出过程. 在纤维拔出过程,界面经历不同的阶段. 纤维埋长小于临界长度时,界面的脱粘载荷与纤维的埋长成正比;超过临界长度后,界面的脱粘载荷近似为常数. 分析了界面参数对脱粘载荷的影响:增加界面的剪切强度和界面的断裂韧性,或减小界面裂纹萌生位移,均能提高界面的脱粘载荷;界面脱粘后无界面摩擦应力时,拔出载荷—位移曲线的峰值载荷等于界面的脱粘载荷;界面摩擦应力存在时,使峰值载荷大于脱粘载荷,需要较长的纤维埋入长度和较大的界面摩擦应力. 相似文献
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本文通过研究纤维/基体界面裂纹断裂能,分析了几种界面脱粘断裂功的理论表达式;着重研究了单纤维拔出试验中界面残余压应力及界面摩擦对界面裂纹能量释放率的重要性. 相似文献
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本文利用轴对称边界元程序,对影响纤维同界面剪面应力分布的材料和几何参数;纤维与基体的弹性模量比,纤维体积分数,试件厚度和支撑孔尺寸进行了数值分析工作,找出了纤维压出实验中导致界面双向脱粘的主要影响参数,给出了关于性暮一经和纤维体积分数的两界面端初始剪切脱粘的发生区域。 相似文献
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提出了一种分析双材料轴对称界面端的应力奇异行为的特征值法.基于弹性力学空间轴对称问题的基本方程和一阶近似假设,利用分离变量形式的位移函数和无网格算法,导出了关于应力奇异性指数的离散形式的奇异性特征方程.由奇异性特征方程的特征值和特征向量,即可确定应力奇异性指数、位移角函数和应力角函数.数值求解了纤维/基体轴对称界面端模型的奇异性特征方程, 结果表明:尺寸效应参数δ(奇异点与轴对称轴的距离和应力奇异性支配区域大小的比值)影响着应力奇异性的强弱与阶次, 准一阶近似解析解只是δ>>1时的一个特例. 相似文献
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Yujie We 《Acta Mechanica Sinica》2014,(6):846-848
The construction and operation of high-speed rail(HSR)grid within the past two decades in China,in terms of the scale,may be possibly comparable to any national-wide construction in the history of China,even the Great Wall.By counting railways with commercial train service at the speed of200 km/h,China has the world’s longest HSR network with over 19 369.8 km of track in service today and this number 相似文献
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R. J. Sobey 《国际流体数值方法杂志》1982,2(3):277-297
Space-time finite element solutions of the convection–dispersion equation using higher-order nodal continuity and Hermitian polynomial shape functions are described. Five separate elements ranging from a complete linear element with C0,0 nodal continuity to a complete first-order Hermitian element with C1,1 nodal continuity are subjected to detailed analysis. Wave deformation analyses identify the source of leading or trailing edge oscillations, trailing edge oscillations being the major source of difficulty. These observations are confirmed by numerical experiments which further demonstrate the potential of higher-order nodal continuity. The performance of the complete first-order Hermitian element is quite satisfactory and measurably superior to the linear element. 相似文献
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Cécile Lemaitre Md. Mahmud Alam Pascal Hémon Emmanuel de Langre Yu Zhou 《Comptes Rendus Mecanique》2006,334(3):158-163
Rainwater rivulets appear on inclined cables of cable-stayed bridges when wind and rain occur simultaneously. In a restricted range of parameters this is known to cause vibrations of high amplitudes on the cable. The mechanism underlying this effect is still under debate but the role of rainwater rivulets is certain. We use a standard lubrication model to analyse the dynamics of a water film on a cylinder under the effect of gravity and wind load. A simple criterion is then proposed for the appearance and position of rivulets, where the Froude number is the control parameter. Experiments with several geometries of cylinder covered with water in a wind tunnel show the evolution of the rivulets with the Froude number. Comparison of the prediction by the model with these experimental data shows that the main mechanism of rivulet formation and positioning is captured. To cite this article: C. Lemaitre et al., C. R. Mecanique 334 (2006). 相似文献
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We establish a theoretical model to explain the nucleation of a crystal of helium by an acoustic over-pressure. We explain the interfacial laws for this ultra-fast cristallization, close to the sound speed. Assuming spherical symmetry and taking into account the experimental data, we recover the dynamics of the growth and melting during an over-pressure impulse. To cite this article: M. Ben Amar et al., C. R. Mecanique 331 (2003). 相似文献
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《Acta Mechanica Solida Sinica》2014,(5):F0003-F0003
Contributions: The Journal, Acta Mechanica Solida Sinica, is pleased to receive papers from engineers and scientists working in various aspects of solid mechanics. All contributions are subject to critical review prior to acceptance and publication. 相似文献
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《Acta Mechanica Sinica》2014,(6)
正http://www.icfm7.org First Announcement and Call for PapersThe objective of International Conference on Fluid Mechanics(ICFM)is to provide a forum for researchers to exchange new ideas and recent advances in the fields of theoretical,experimental,computational Fluid Mechanics as well as interdisciplinary subjects.It was successfully convened by the Chinese Society of Theoretical and Applied Mechanics(CSTAM)in Beijing(1987, 相似文献
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