幂硬化剪切界面层效应的复合材料桥联分析

对具有幂硬化塑性剪切界面层效应的复合材料桥联进行断裂力学分析，得到了桥联增韧和裂纹张开位移的控制方程，并按照非线性Ｖｏｌｔｅｒｒａ型积分方程的迭代解给出其数值结果。并详细讨论界面相参数对桥联效应的影响。     

两端自由的叠层壳体的层间应力分布

1 前言纤维增强叠层结构的层间应力是结构强度的一个突出的问题,它常常导致结构分层破坏.近十几年以来,有关这类问题的研究方法大致可分四大类.1.近似解析解,它分别对每一层板、壳采用比较简单的平断面假设的剪切理论.2.数值解法,利用细观水平上的有限元方法求解层间应力.3.试验方法,借助于声发射及x 光拍照等手段对层间应力做定性的分析.4,三维弹性理论解法.其中文献利用最小势能原     

复相陶瓷中颗粒桥联与相变协同增韧作用的力学分析

本文对复相陶瓷内延性金属颗粒和相变颗粒的协同增韧作用进行了力学分析，其中颗粒桥联效应还考虑了桥联颗粒与基体间工艺残余应力的影响，相变效应考虑了相变体膨胀和剪切塑性对增韧的共同贡献。数值计算结果与Ａｍａｚｉｇｏ－Ｂｕｄｉａｎｓｋｙ的结果及２Ｙ－ＴＺＰ／２０ＶＯＬ％Ｎｉ的实验结果作了比较。     

短纤维金属基复合材料应力传递的有限元分析

基于短纤维增强金属基复合材料的单纤维轴对称和三维细观力学模型,利用弹塑性有限元分析方法对该复合材料中基体与纤维间的应力传递进行研究。研究中主要讨论了基体、纤维和界面的力学性能以及纤维位向的变化对应力传递和应力分布的影响。研究表明,复合材料微结构参数的变化将显著影响基体与纤维间的应力传递和复合材料中的应力分布,复合材料设计过程中必须考虑合理的微结构特征。     

考虑界面损伤层合梁板的层间应力分析

基于精确应力分析的广义六自由度板理论,应用变分原理和损伤力学中的应变等效原理,考虑复合材料铺设层内和层间界面处的损伤效应,建立了具两种损伤模式的复合材料层合板的三维非线性平衡微分方程,且运用有限差分法对考虑损伤简支层合梁板的层间应力进行了求解.     

短纤维复合材料应力传递的修正剪滞理论

对短纤维增强金属基复合材料应力传递的传统剪滞理论进行了修正和改进.修正理论中包含了一些在传统剪滞理论中没有很好考虑的因素,包括纤维端部的正应力传递和界面的结合状态.推导得到了描述短纤维复合材料应力传递机制的一些公式.通过与有限元分析得到的应力传递结果比较发现,修正理论对应力传递的描述准确性明显优于传统的剪滞理论.修正是合理而必须的.     

复合材料铺层拼接层间断裂韧性的试验研究

针对评价复合材料层合板层间断裂韧性的测量,提出了用拉伸试验法测定Ⅱ型层间断裂韧性,设计了内含铺层拼接区的分层破坏试验层合板,制备了拉伸试件.通过拉伸试验测得了拼接区开裂和分层裂纹稳态扩展过程中的载荷与变形规律:层间破坏具有Ⅱ型断裂特征,且裂纹扩展比较稳定.利用测试数据计算出断裂功,并以临界能量释放率表示层合板的Ⅱ型层间断裂韧性,结果表明用铺层拼接件拉伸法进行层间断裂韧性试验是可行的.     

短纤维复合材料的压缩强度

细观力学理论得到的复合材料内应力是均值应力,在进行破坏和强度预报前,必须转化到真实值.对于短纤维复合材料,除了轴向压缩真实应力外,基体其它方向真实应力计算已得到解决,等于其均值应力乘以基体应力集中系数.论文基于弹性力学方法得到了短纤维复合材料轴向压缩下基体的应力场,并据此定义基体的轴向压缩应力集中系数.与基体其它方向应...     

粘弹层合板的稳态振动和层间应力

应用混合分层理论和Ressiner混合变分原理，在板厚方向取二次位移插值函数和三次、四次横向应力插值函数推导出粘弹层合板的动力学方程，得出简支粘弹层合板稳态振动的解。不仅得出与三层弹性板精确的自振频率吻合良好的解，而且对于粘弹层合板，所计算的自振频率和结构损耗因子也与三维结果吻合较好。计算了自由阻尼层合板对应的低阶法向位移响应幅值和层问横向应力的幅值。结果表明，较高的层间横向正应力是低频稳态振动中引起粘弹层合板分层破坏的主要因素，采用适当模量和厚度的粘弹性材料将有效地降低粘弹层合板的层间横向正应力的幅值。     

复合材料桥纤维拔出的动态裂纹模型

在无限大正交各向异性体弹性平面上对复合材料桥纤维平行自由表面的内部中央裂纹提出了桥纤维拔出的动态裂纹模型。通过复变函数将其转化为Reimann-Hilbert混合边界值问题。求得了裂纹在坐标原点受载荷Px/t、Px2/t作用的解析解。利用这一解析解可通过迭加原理求得任意复杂问题的解。     

Toughness increment by crack growth in toughened structural materials

Material toughening could be furnished by the energy dissipating wakes and bridging segments during crack growth. According to their contributions to the energy integral applicable to a growing crack, the toughening mechanisms are categorized as: dilatational plasticity and induced shear yielding in the crack wakes, bridging due to second inclusion phases, and the matrix bridging caused by wavy crack front. Detailed toughening analysis is pursued for structural polymers and composite materials reinforced by short aligned fibers. Sponsored by the State Education Commission of China and by the Fok Ying-Tung Education Foundation     

结构增韧材料在裂纹扩展中的韧度增值

本文分析了由裂纹扩展过程中形成的耗能尾区和桥联段所产生的增韧效应。根据对扩展裂纹的能量积分的贡献,结构增韧材料在裂纹扩展中的韧度增值机制可分解为:尾区体膨胀塑性增韧;尾区剪切屈服带增韧;裂纹面夹杂第二相桥联;未贯穿裂纹的基体桥联。本文结合结构高分子材料和短纤维复合材料等材料体系进行了具体的增韧分析计算。     

复合材料的裂纹动力学问题的模型

复合材料产生裂纹后,其纤维处形成\"桥连\",这是一个不可避免的现象.由于桥连问题很复杂,在数学方法的处理上有很大困难,至今人们研究的大多是桥连的静力学问题,而对其动力学问题研究得很少.只有建立复合材料的桥连动力学模型,才能更好地研究复合材料的断裂动力学问题.为了便于分析复合材料的问题,将桥连处用载荷代替,当裂纹高速扩展时,其纤维也连续地断裂.通过复变函数论的方法,将所讨论的问题转化为Riemann-Hilbert问题.利用建立的动态模型和自相似方法,得到了正交异性体中扩展裂纹受运动的集中力Px/t及均布载荷作用下位移、应力和动态应力强度因子的解析解,并通过迭加原理,最终求得了该模型的解.     

复合材料桥连的断裂动力学模型

复合材料产生裂纹后,其纤维处形成\"桥连\",这是一个不可避免的现象.由于桥连问题很复杂,在数学方法的处理上有很大困难,至今人们研究大多是桥连的静力学问题,而对其动力学问题研究得很少.为了便于分析复合材料的问题,将桥连处用载荷代替,当裂纹高速扩展时,其纤维也连续地断裂.只有建立复合材料的桥连动力学模型,才能更好地研究复合材料的断裂动力学问题.通过复变函数论的方法,将所讨论的问题转化为Ri-emann-Hilbert问题.利用建立的动态模型和自相似方法,得到了正交异性体中扩展裂纹受运动的集中力P及阶跃载荷作用下位移、应力和动态应力强度因子的解析解,并通过叠加原理,最终求得了该模型的解.     

Modelling of the micromechanical behaviour of unidirectional fibre-reinforced ceramics by the example of SiC/SiC

Summary The modelling of the mechanical properties of a substructure, based on the properties of the individual phases and their interactions, is presented on the example of the unidirectional SiC fibre-reinforced SiC composite. The substructure is selected in such a way that the total structure can be modelled from a wide number of substructures. The numerical evaluation of the model is accomplished by means of the finite element method (FEM). Finally, in numerical simulations of a particular example, the statistically verified events of damage in the substructure are described.     

A dynamic model of bridging fiber pull-out of composite materials

An elastic analysis of an internal central crack with bridging fibers parallel to the free surface in an infinite orthotropic anisotropic elastic plane is carried out. In this paper a dynamic model of bridging fiber pull-out is presented for analyzing the distributions stress and displacement of composite materials with the internal central crack under the loading conditions of an applied non-uniform stress and the traction forces on crack faces yielded by the fiber pull-out model. Thus the fiber failure is determined by maximum tensile stress, the fiber breaks and hence the crack propagation should occur in self-similar fashion. By reducing the dynamic model to the Keldysh–Sedov mixed boundary value problem, a straightforward and easy analytical solution can be attained. When the crack extends, its fibers continue to break. Analytical study on the crack extension under the action of an inhomogeneous point force Px/t, Pt is obtained for orthotropic anisotropic body, respectively; and it can be utilized to attain the concrete solutions of the model by the ways of superposition.     

碳纤维/环氧树脂仿贝壳珍珠层结构强韧机制与性能优化的实验研究

材料的轻量化设计在生产实践中具有重大意义,将天然贝壳珍珠层结构应用到现有的高性能人工合成材料上,能够获得性能更加优异的轻质高强结构材料。本文采用碳纤维/环氧树脂复合材料,设计出了多种具有规则\"砖-泥\"交错叠层结构的仿贝壳珍珠层复合材料,通过力学性能测试实验、微观结构表征及力学原理分析等对不同片层单元长度及不同单元搭接形式的材料在拉伸载荷下的力学行为进行了研究,探索了其微观结构对材料强度和韧性的影响机制。结果表明,\"砖-泥\"交错叠层结构中\"砖块\"单元长度是影响材料强度和韧性的关键因素,而在此基础上通过对片层搭接形式的优化设计,可进一步改善其内部的应力分布与载荷传递机制,从而实现其强度和韧性的进一步提升与有效调控。