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相似文献
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1.
Jones-Nelson模型是复合材料物理非线性应力应变关系的一种描述方法,它通过建立材料刚度与应变能密度的关系以及考虑纤维增强复合材料的物理非线性问题,非线性的材料矩阵只为应变能的子数,使得材料模型可以方便地应用地复杂应力状态下,通过 在大变形的应变应力变量和变泊松比概念,对Jones-Nelson模型进行了改进,解决了材料特性的扩展问题和收敛问题,同时考虑了大变形中纤维铺设角度的重新取向,使其  相似文献   

2.
应变率对Gr/Al金属基复合材料力学性能的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用自行研制的冲击拉伸实验装置对单向石墨纤维增强铝基复合材料实施了不同应变率下的拉伸实验。获得了材料在00005~1300s-1应变率范围内完整的应力应变曲线。结果表明Gr/Al的应力应变曲线可分为两个部分:非线性弹脆性变形以及材料失稳后的残余变形。实验结果还表明Gr/Al是一种应变率敏感材料,随着应变率的提高,材料的拉伸强度、失稳应变以及剩余应力均相应提高。根据不同应变率下的实验结果,提出了计及应变率强化效应的复合丝束统计本构模型,模型拟合的结果与实验结果吻合得很好。拟合结果还表明,特征纤维统计分布的Weibul参数(尺度参数与形状参数)均是与应变率无关的,复合材料的应变率效应主要是由基体的应变率强化效应引起的。  相似文献   

3.
提出具有变形主动驱动作用的SMA纤维混杂复合材料单闭室薄壁截面梁的力-位移本构关系模型。基于变分渐进法导出具有SMA主动纤维的复合材料薄壁空心梁的二维截面刚度系数以及截面内力(矩)与位移(转角)关系方程,含SMA纤维层合板材料性能由混合率进行预测。基于Tanaka的SMA应力应变关系以及Lin的线性相变动力模型,导出了SMA诱发的轴力、扭矩与弯矩的数学表达式。由本文建立的具有拉伸-扭转-弯曲静变形耦合的一般公式出发,讨论周向均匀刚度配置以及周向反对称刚度配置特殊情形,并给出了简化的本构方程。在不考虑SMA纤维含量和温度变化的情况下,本文的模型可以退化为普通纤维复合材料单闭室薄壁截面梁的已有结果。通过数值计算揭示了SMA对弯曲-扭转静变形特性的作用规律,分析了SMA纤维含量与初始应变、驱动温度和复合材料铺层角的影响。  相似文献   

4.
δ—Al2O3短纤维增强Al合金复合材料的拉抻力学行为研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用宏观、微观实验和三维弹塑性有限元分析方法(FEM),对δ-Al2O3短纤维增强Al合金复合材料的弹性模量和应力-应变曲线进行预测,同时讨论该类材料的断裂特征,研究了纤维位向的变化并引入了实测的短纤维位向分布规律,研究表明,本对该类复合材料的弹性模量和应力-应变曲线的预测是较为准确的。  相似文献   

5.
连续纤维增韧的碳化硅复合材料(以下简称C/SiC),作为超高速飞行器热结构使用时,有可能在高温环境下受到高速撞击的作用,因此,掌握其在极端环境(高温、高应变率)下的力学性能是进行结构安全设计的基础。本文采用具有高温实验能力的分离式Hopkinson杆,在293~1273K温度范围内进行了动态压缩力学性能测试,研究了环境温度和加载速率对材料力学性能的影响。结果表明:C/SiC复合材料的高温压缩力学性能主要受应力氧化损伤和残余应力的共同影响。实验温度低于873K时,应力氧化损伤的影响很小,而由于增强纤维和基体界面残余应力的释放使界面结合强度增大,复合材料的压缩强度随温度的升高而增大;当实验温度高于873K时,应力氧化损伤加剧,其对压缩强度的削弱超过残余应力释放对强度的贡献,材料的压缩强度随温度的升高逐渐降低。由于应力氧化损伤受应变率的影响很大,当温度由873K升高至1273K时,高应变率下压缩强度降低的程度要比应变率为0.0001/s时低得多。  相似文献   

6.
界面特性对短纤维金属基复合材料蠕变行为的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
基于短纤维增强金属基复合材料(MMC)的单纤维三维模型(三相),利用粘弹性有限元分析方法对影响金属基复合材料的蠕变行为的因素进行了较为系统的分析。研究中主要讨论了界面特性和纤维取向角对金属基复合材料的蠕变性能的影响。研究结果发现,界面特性诸如厚度、模量和应力指数都对纤维最大轴应力和稳定蠕变率产生影响:稳态蠕变率随界面模量的增大而逐渐减小,当高于基体模量时基本保持不变;纤维轴应力的变化与蠕变率正好相反。稳态蠕变率随界面厚度、应力指数的增加而增大;而轴应力则随之减小。同时不同的纤维取向也影响金属基复合材料蠕变时的轴应力分布和稳态蠕变率。  相似文献   

7.
对二维编织陶瓷基复合材料拉伸应力-应变行为进行了试验研究和理论模拟. 将二维 编织结构简化为:正交铺层结构和纤维束波动结构. 基于基体随机开裂、纤维随机断裂分布 理论,得到正交铺层结构的应力-应变关系;基于体积平均方法,将纤维束波动部分进行分割, 引入强度分析模型,得到纤维束波动部分的应力-应变关系. 结合正交铺层部分和纤维束波动 部分的应力-应变关系,得到二维编织结构的应力-应变行为,理论与试验吻合较好.  相似文献   

8.
在人工海水制备珊瑚砂水泥基复合材料中混杂加入碳纤维和聚丙烯纤维,得到4种不同纤维掺量的碳-聚丙烯混杂纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料。采用直径100 mm的分离式Hopkinson压杆,对材料进行5种应变率下的冲击压缩试验,采用LS-DYNA进行相应的冲击压缩数值模拟。结果表明:(1) 试验应变率临界值为200 s?1,当试验应变率大于200 s?1时,混杂碳纤维和聚丙烯纤维所形成的纤维网络对试块的增韧效果加强;(2) 碳-聚丙烯混杂纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料峰值应力具有明显的应变率效应,且动态增强因子对应变率的敏感程度较高;(3) 使用珊瑚砂细骨料导致试块内微裂纹和微空洞等缺陷较多,在珊瑚砂水泥基复合材料内混杂掺加碳纤维和聚丙烯纤维后,试块冲击抗压强度的提升有限,但珊瑚砂水泥基复合材料的抗冲击韧性显著提升;(4) 通过试验数据和参数调试确定了HJC模型的参数,试块峰值应力的模拟结果与试验结果的误差在5.97 %以内。  相似文献   

9.
提出了适用于纤维增强复合材料应变软化分析的多标量连续损伤模型,并将其应用于含分层裂纹的复合材料层板的后屈曲损伤破坏有限元分析,研究了软化参数对损伤场和应力场的影响。计算结果表明:(1)应变软化使分层尖端的应力奇异性降低或消失。(2)应变软化参数影响极限损伤区的大小及其扩展速度,应力跌落使极限损伤加剧。(3)由于损伤的影响,裂尖的能量释放率受软化参数的影响出现波动,已难反映分层特征,可以根据损伤程度来判断分层的扩展。(4)分层上下表面的纤维方向影响损伤形式及其扩展方向。  相似文献   

10.
杨成鹏  矫桂琼  王波 《力学学报》2011,43(2):330-337
通过单调拉伸和循环加卸载试验, 研究了平纹编织C/SiC复合材料的损伤演化过程及其应 力-应变行为. 结果表明, 残余应变、卸载模量和外加应力的关系曲线与拉伸 应力-应变曲线具 有类似的形状. 基于剪滞理论和混合率建立了材料的损伤本构关系和强度模型, 分析计算表 明, 残余应变主要由裂纹张开位移和裂纹间距决定, 而卸载模量主要由界面脱粘率决定; 材 料的单轴拉伸行为主要由纵向纤维束决定, 横向纤维对材料的整体模量和强度贡献较小. 理 论模拟结果与试验值吻合较好.  相似文献   

11.
Based on unit cell model, the 3D 4-directional braided composites can be simplified as unidirectional composites with different local axial coordinate system and the compliance matrix of unidirectional composites can be defined utilizing the bridge model. The total stiffness matrix of braided composites can be obtained by the volume average stiffness of unidirectional composites with different local axial coordinate system and the engineering elastic constants of braided composites were computed further. Based on the iso-strain assumption and the bridge model, the stress distribution of fiber bundle and matrix of different unidirectional composites can be determined and the tensile strength of 3D 4-directional braided composites was predicted by means of the Hoffman's failure criterion for the fiber bundle and Mises' failure criterion for the matrix.  相似文献   

12.
碳纳米管的力学性能及碳纳米管复合材料研究   总被引:11,自引:0,他引:11  
辜萍  王宇  李广海 《力学进展》2002,32(4):563-578
对碳纳米管力学行为和碳纳米管复合材料的研究文献进行了综 述.首先介绍了碳纳米管结构稳定性和力学性能的研究进展,包括理 论模拟和实验的研究结果.结果表明,碳纳米管有着优异的力学性能, 其在复合材料应用方面有着巨大的潜力.然后,系统地总结了碳纳米 管在增强高分子材料、金属材料和陶瓷材料方面的应用,指出外场力 传递效应是值得关注的课题.最后,对该领域工作做了一些讨论和展望.  相似文献   

13.
柔性复合材料及其应用   总被引:9,自引:0,他引:9  
姚立宁 《力学进展》1993,23(3):386-397
本文综述了目前柔性复合材料的研究。柔性复合材料具有大变形和非线性弹性的特点,基本分析建立在经典的层合理论和非线性弹性力学的基础上。这种材料的应用实例有帘子线/橡胶复合材料,涂层纤维织物,以及含波纹纤维的复合材料等。  相似文献   

14.
在酚醛树脂基摩阻材料中分别添加煅烧石油焦(CPC)及六方氮化硼(hBN)作为摩擦改性剂,研究了2种摩擦改性剂对酚醛树脂基摩阻材料的力学性能和摩擦磨损性能的影响,通过热失重试验分析了复合材料的耐温性能,并利用扫描电子显微镜观察复合材料的磨损表面形貌.结果表明:当hBN体积分数为10%~15%时,摩阻材料与树脂基体的粘接强度最强且能够明显降低复合材料的硬度,有助于在摩擦界面生成均匀牢固的润滑膜而起到降低磨损率、稳定摩擦系数的作用;当hBN体积分数超过15%时,由于hBN过饱和及其与树脂基体的相容性差,导致摩阻材料机械强度下降,磨损率增大;随着CPC含量增加,摩阻复合材料的机械强度增加,摩擦磨损性能降低;CPC和hBN的体积分数为12%时能够不同程度地提高摩阻材料的耐温性能及降低其对速度和载荷的敏感性,且含12%hBN摩阻材料的热稳定性最佳,其摩擦磨损性能对速度和载荷的敏感性最小,  相似文献   

15.
无压浸渗SiC/Al复合材料的摩擦磨损性能研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
采用无压浸渗法制备不同碳化硅粒度和体积分数的SiC/Al复合材料,利用销-盘摩擦磨损试验机考察了碳化硅的粒度和体积分数等对SiC/Al复合材料干摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌并分析其磨损机理.结果表明,SiC/Al复合材料的磨损率随碳化硅体积分数增加而降低.与灰铸铁配副时,材料的摩擦系数与磨损率明显依赖于碳化硅粒度,二者均随碳化硅粒度增加而降低.复合材料的磨损机制以碳化硅颗粒的碎裂、脱落和表面犁沟为主要特征.  相似文献   

16.
本文基于Mori-Tanaka理论,考虑了界面相对超磁致伸缩复合材料的有效性能的影响,得到了具有界面相的超磁致伸缩复合材料的有效性能的一般解析表达。考虑到固化过程中热残余应力对超磁致伸缩复合材料有效性能的影响,通过数值计算,给出超磁致伸缩复合材料有效弹性模量、有效磁致伸缩应变及有效热膨胀系数随夹杂物长径比、体分比、界面参数和固化热残余应力的变化特征曲线,数值结果表明:界面和固化热残余应力对于超磁致复合材料有效性能的影响是显著的。  相似文献   

17.
采用粉末冶金工艺制备了铁基含油自润滑复合材料,考察了Cu与石墨的含量对铁基含油自润滑复合材料的机模样性能、摩擦学性能及组织结构的影响,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及光学显微镜等对材料的组分、显微组织形态和结构以及磨损表面形貌等进行了系统的观察和分析,结果表明:添加适量Cu的Fe-Cu二元系材料的机械性能和摩擦学性能明显优于Fe系材料,这主要是因为Cu的加入改变了材料的微观结构。添加适量石墨的Fe-Cu-石墨三元系材料比Fe-Cu二元系材料具有更优异的摩擦学性能,但机械性能有所下降,这主要是由于石墨与油的协同润滑效应和石墨的加入改变了材料的微观结构所致。  相似文献   

18.
锡青铜基自润滑材料的摩擦学特性研究   总被引:26,自引:8,他引:18  
采用粉末冶金自由烧结工艺制备出锡青铜基自润滑复合材料,对该类复合材料的力学性能与摩擦磨损特性进行了研究,从固体润滑剂角度就其室温与450℃自润滑机理进行了分析与探讨。研究结果表明,该类材料在室温至450℃温度范围内具有良好的机械性能与磨擦磨损特性。XRD分析结果显示:在室温下磨损表面形成的含石墨、Pb和SnO2的复合膜是其具有润滑性能的主要原因;在高温下则由石墨、Pb2O3和CuO组成的复合膜起主要润滑作用。  相似文献   

19.
This paper deals with elastic and elastic–plastic singular fields around a crack-tip in particulate-reinforced composites with debonding damage of particle-matrix interface. Numerical analyses are carried out on a crack-tip field in elastic-matrix and elastic–plastic-matrix composites reinforced with elastic particles, using a finite element method developed based on an incremental damage theory of particulate-reinforced composites. A particle volume fraction and interfacial strength between particles and matrix of the composites are parametrically changed. In the elastic-matrix composites, a unique elastic singular field is created on the complete damage zone in the vicinity of a crack-tip in addition to the conventional elastic singular field on the no damage zone. The macroscopic stress level around a crack-tip is reduced by the debonding damage while the microscopic stress level of the matrix remains unchanged. In the elastic–plastic-matrix composites, the damage zone develops in addition to the plastic zone due to matrix plasticity, and both the macroscopic and microscopic stress revels around a crack-tip are reduced by the debonding damage. It is concluded from the numerical results that the toughening due to damage could be expected in the elastic–plastic-matrix composites, while it is questionable in the elastic-matrix composites.  相似文献   

20.
在形状记忆合金(SMA)复合材料研究中,相变特性的研究是一个主要的工作.基于Eshelby的等效夹杂模型和Mori和Tanaka的场平均法,考虑到SMA材料的强物理非线性,发展了增量型的等效夹杂模型(IncrementalEquivalentInclusionModel).考虑在某一温度循环条件下讨论形状记忆合金短纤维增强的铝基复合材料在热载下的相变行为.特别研究了SMA短纤维复合材料在变温过程中纤维几何尺寸、体积分数等参数对SMA复合材料的相变行为和SMA内残余应力等的影响.这些工作对于指导材料设计和了解SMA复合材料热机械特性是颇有意义的.  相似文献   

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