MULTIPLE SCATTERING AND DYNAMIC STRESS ANALYSIS OF ELASTIC WAVES IN A FIBER—REINFORCED COMPOSITE WITH INTERFACES

Based on the theory of elastic dynamics, multiple scattering of elastic waves and dynamic stress concentrations in fiber-reinforced composite are studied. The analytical expressions of elastic waves in different regions are presented. The mode coefficients of elastic waves are determined in accordance with the continuous conditions of displacement and stress on the boundary of the multi-interfaces. By using the addition theorem of Hankel functions, the formula of scattered wave fields in different local coordinates are transformed into those in one local coordinate to determine the unknown coefficients and dynamic stress concentration factors (DSCFs). The influences of the distance between two inclusions, material properties and structural size on the DSCFs near the interfaces are analyzed. As examples, the numerical results of DSCFs near the interfaces for two kinds of fiber-reinforced composites are presented and discussed. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (19972018)     

Hahn-Tsai复合材料的非线性杂交应力有限元方法

成功建立了Hahn-Tsai复合材料模型的非线性杂交应力有限元方程,采用Newton-Raphson迭代法求解结构的非线性位移方程。在迭代过程中,为了提高计算效率可采用简单迭代法由节点位移求解单元应力场。但是,当载荷增加到一定程度以后,非线性应力场由于循环迭代而无法收敛,显然,一般的加速方法不能解决这种循环迭代的发散问题。因此,本文发展了一种确实有效的非线性应力场迭代新方法,在不增加计算工作量的情况下,不仅极大地提高了收敛速度,而且对于较大载荷也能够很好地收敛,从而解决了大载荷下非线性杂交元方法失败的关键问题。数值算例表明该方法是确实可行的。     

聚酰亚胺复合材料的摩擦性能及其机理研究

研究了含有固体润滑剂的炭纤维增强 PI复合材料在干摩擦和水润滑 2种状态下的摩擦磨损性能及其磨损机理 .结果表明 ,在水润滑条件下 ,摩擦系数和磨损率都有不同程度的降低 ,其中含 PTFE的炭纤维增强 PI复合材料的耐磨性最佳 ,最低磨损率为 9.9× 10 - 7mm3/ N· m.其主要原因可能与材料存在极性酰胺基团有关 ,酰胺基易通过氢键与水分子结合 ,在摩擦表面形成水吸附膜 ,使摩擦表面直接接触减少 ,从而改善材料的摩擦磨损性能     

纤维树脂界面剪切强度有纤维强度分布参数的实验测定

界面剪切强度及纤维强度分布参数是复合材料设计及研究中的重要参数，本文采用单纤维埋入法测定了上述两个参数。通过实验研究了单纤维段埋入法是一种测定界面剪切强度及纤维强度分布参数的有效的实验方法，同时证实了基休的力学性能对界面剪切强度有着重要的影响。全部实验在自制绵实验系统上的完成。     

纤维增强复合材料界面强度的细观测试方法

本文对纤维增强复合材料界面强度细观试验方法的发展及现状进行了评述，分析了各种试验方法的优点和不足。着重对纤维压入试验方法从试验的装置，试件的制备，试验的过程以及试验的理论分析方法等各方面进行了详细介绍。应用纤维压入试验测试了碳纤维增强环氧树脂复合材料的界面强度     

含夹杂和微裂纹复合材料的损伤演化和分析

利用细观力学的Ｅｓｈｅｌｂｙ和Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ理论，考虑纤维和微裂纹之间的相互作用，研究了定向分布微裂纹的演化规律及其对材料力学性能的影响，分析了纤维体积份数，弹性系数、微裂纹密度，纤维不同取向与基体开裂强度之间的变化关系，并给出了许多有意义的结论。     

材料弹塑性性能数值模拟的多尺度方法

将均匀化方法和渐近分析(Asymptotic Analysis)与参变量变分原理相结合提出了一种模拟复合材料非线性性能的多尺度数值方法.该方法用渐近分析建立宏-细观变量之间的联系,利用参变量变分原理计算非线性响应,求解过程采用迭代算法.为提高计算精度,针对Von-Mises准则和Tsai-Hill准则,提出了一个基于参变量变分原理的改进算法,算例表明该方法可以显著消除传统方法采用线性展开式构造线性互补条件所带来的误差.     

复合材料结构的内部分层及其扩展

本文用接触观点分析了复合材料壳体结构的内部分层问题，建立了求解摩擦接触问题的有限元迭代格式，并采用释放率判据分析分层裂纹的扩展。分层裂纹前缘采用轴对称奇异单元，并了结构的大变形特性。计算表明，层间裂纹呈Ⅱ型扩展趋势。本文同时还分析了层间摩擦系数的影响，并指出分层将导致壳体结构承载能力显著下降。     

往复摩擦下热压镍—二硫化钼复合材料的自润滑性能及其耐磨机理研究

对于含ＭｏＳ２的复合材料在单向滑动摩擦条件下的实用性能，人们已经进行了比较多的研究，然而许多摩擦部件在工程实际中经受的却都是往复摩擦。为了探明热压Ｎｉ－ＭｏＳ２复合材料的自润滑性能及其耐磨机理，在往复摩擦条件下研究了这种材料盘表面和偶件ＧＣｒ１５钢球表面之ＭｏＳ２膜的形成过程与形貌特征，并且利用扫描电子显微镜等观察分析了ＭｏＳ２膜的磨损表面形貌及其微区成分。结果表明，在给定的往复摩擦条件下，对偶双     

金属塑料复合材料在甘油或三乙醇胺润滑下的摩擦磨损性能研究

合理利用选择性转移效应，能够有效地延长摩擦零部件的使用寿命，但是，现用的大都是铜－钢或铜合金－钢选择性摩擦副，这在润滑不良情况下容易发生擦伤甚至咬死而制造机械零部件报废。因此，研制了一种钢背／青铜粉／（ＰＴＥＥ－（Ｃｕ２Ｏ）三层复合材料，并且利用ＭＰＶ－１５００摩擦试验机对其分别在甘油润滑和三乙醇胺润滑下的摩擦学性能等进行了试验研究，结果表明，复合材料在甘油或三乙醇胺润滑下的摩擦系数比干摩擦时的低