EVOLUTION OF THE MICROCRACKS IN WHISKER TOUGHENING CERAMIC MATRIX COMPOSITES

The modified equivalent inclusion theory by the authors and the internalvariable theory are employed to investigate the evolution of the microcracks in whiskertoughening ceramics and the influence of the microcracks on the mechanical propertiesof the material. The effect of residual thermostrain, whisker content and aspect ratio isconsidered. The modulus, initial nonlinear load, strength and nonlinear constitutiverelation are calculated and some important conclusions are given.     

陶瓷与陶瓷基复合材料的疲劳研究进展

本文以相变增韧陶瓷的疲劳为重点，对最近１０年来国内外陶瓷与陶瓷基复合材料的疲劳研究情况作了简要的评述，并对进一步研究提出了一些建议。     

金属基复合材料中的热残余应变场及其对材料细观行为的影响

基于SiC/Al基复合材料中的SiC颗粒周期性排布的假设,采用轴对称体胞方法研究了金属基复合材料中的热残余应变场与粒子形状、体积分数等参数间的内在联系;在此基础上,探讨了热残余应变对夹杂内部和基体-夹杂界面的应力集中因子的影响.所得结果对于理解热残余应变对空洞形核的影响有参考价值.     

三维编织CMC的弯曲断裂研究

从界面断裂的角度出发，对三维编织CMC的断裂作了理论研究和数值分析，对于三点弯曲试件，通过数值拟合修正了能量释放率G的理论表达式中的自由常数A，同时也研究了材料的各个参变量对于断裂韧性的影响，由此得出了一个基本完善的三点弯曲试件断裂韧性G的理论公式，该能量释放率方法可以应用于单试件的试验计算，与断裂韧性的柔度标定方法相比，该方法一方面可以减少试验件数量；另一方面，试验结果显示出在试件切口尺雨处于0．4≤a/W≤0.5时，可以获得比较稳定的断裂韧性值。     

界面脱粘对陶瓷基复合材料疲劳迟滞回线的影响

采用细观力学方法对脆性纤维增强的陶瓷基复合材料拉-拉疲劳载荷下应力-应变迟滞回线进行了研究,将拉梅公式与库仑摩擦法则相结合分析了界面脱粘区以及粘结区复合材料细观应力场.根据卸载与重新加载时纤维相对基体滑移机制,分析了加卸载纤维轴向应力分布,结合断裂力学界面脱粘准则确定了初始加载界面脱粘长度ls、卸载界面反向滑移长度y以及重新加载界面滑移长度z',讨论了界面脱粘能和界面摩擦系数对初始界面脱粘、卸载界面反向滑移、重新加载界面滑移以及加卸载迟滞回线的影响.并与Pryce-Smith模型和试验数据进行对比表明:该文模型与试验曲线吻合的较好.     

THE STRESS SUBSPACE OF HYBRID STRESS ELEMENT AND THE DIAGONALIZATION METHOD FOR FLEXIBILITY MATRIX H

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ,ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔｓａｒｅｖｅｒｙｐｏｐｕｌａｒｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｅａｓｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ .Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｉｔｉｓｖｅｒｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏａｓｓｕｍｅｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｉｅｌｄｆｏｒｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙｓｈｅｌｌｅｌｅｍｅｎｔｓｔｈａｔｉｓｆｒｅｅｆｒｏｍｓｈｅａｒｌｏｃｋｉｎｇ .Ｉｎ 1 964 ,ｔｈｅｈｙｂｒｉｄｓｔｒｅｓｓｅｌｅｍｅｎｔｗ…     

从矩阵位移法看有限元应力精度的损失与恢复

矩阵位移法在计算杆端力时须叠加一个“固端力”项,而在有限元法中结点（应）力是直接对位移求导获得的,丢失了“固端力”一项,致使应力的精度大为下降．其实,对于一维有限元,同样可以对结点力叠加一个“固端力”项,使结点内力的精度与位移不相上下,而且这一做法几乎可以直接推广到半解析的有限元线法的二维问题中．本文简要介绍这一最新研究的思路、做法和一些初步的数值结果．     

MEASUREMENT OF DYNAMIC MECHANICAL PROPERTIES OF ADVANCED CERAMICS AND CERAMIC MATRIX COMPOSITES AT TEMPERATURES ABOVE 1000°C

Difficulties have been encountered in measuring dynamic mechanical properties of ceramics and ceramic composites because these materials are stiff and brittle and are to be used under extreme temperature conditions. The approaches used for testing traditional metals, polymers, and their composites may fail for testing ceramic materials if the special characteristics of ceramic materials are not accounted for.
In order to avoid damaging cantilever beam vibration test samples, a precision clamping vise is required, and the clamping force must be carefully controlled. A torque wrench should be used to apply the clamping force, and find the optimum clamping force which corresponds to the smallest damping or largest modulus measurement.
The extraneous energy dissipation due to the support can be reduced by either using a step beam sample with integral shoulder or using a vise with large stiffness and mass. From the economics point of view, the latter is preferred because a step geometry is costly to machine.
The temperature distribution on a sample should be carefully controlled so as to minimize temperature gradients. Heat conduction from the heat chamber to the support and other possible heat losses should also be minimized if possible.     

金属基复合材料和强度与损伤分析

用观察计算力学的方法分析了金属基复合材料（ＭＭＣ）多重损伤与强度的关系,采用唯象的内聚力模型模拟纤维／基体界面的脱粘和采用Ｇ－Ｔ模型描述韧性基体的损伤。并用上述模型分析了长纤维增强ＭＭＣ在横向荷载作用下损伤演化的规律,讨论了不同界面性质与材料强度及损伤、破坏模式之间的关系。     

金属基复合材料的强度与损伤分析

用细观计算力学的方法分析了金属基复合材料(MMC)多重损伤与强度的关系,采用唯象的内聚力模型模拟纤维/基体界面的脱粘和采用G-T模型描述韧性基体的损伤.并用上述模型分析了长纤维增强MMC在横向荷载作用下损伤演化的规律,讨论了不同界面性质与材料强度及损伤、破坏模式之间的关系.     

页岩储层应力敏感性定量评价: 思路及应用

应力敏感性定量评价是页岩油气勘探开发中公认的关键工程难题之一, 然而变应力条件下页岩孔缝尺寸及渗透率下降规律等问题至今尚无定论, 亟待深入探索. 本文从Griffith经典弹性力学解出发, 在充分刻画非均质页岩孔隙和微裂缝的基础上, 通过建立横截面为椭圆的柱体管束模型, 推导得到应力作用下岩石渗透率保持水平的计算公式, 基于此给出适宜于非均质页岩油储层的应力敏感性评价思路及覆压渗透率计算公式, 最后在中国西部和中部典型页岩油储层中开展了工程应用. 研究显示: (1) 相同应力状态下, 页岩油储层应力敏感程度由储渗空间初始长短轴比值、杨氏模量及泊松比共同控制; (2) 裂缝型页岩由于发育长短轴比值较高, 其应力敏感程度略高于裂缝发育程度较低的基质型页岩, 且杨氏模量越小, 两类页岩应力敏感程度差异性越大; (3) 在40 MPa的有效应力作用下, 裂缝型和基质型页岩油储层渗透率损耗程度最高值分别不足10%和8%, 证明页岩应力敏感程度总体较低. 应力敏感性对于页岩油原位储量及实际产能的影响程度亟需在工程实际中予以重新审视. 研究成果将为页岩油储量的精确评估和采收率的高效提升提供新的理论与实践依据.      

FRACTURAL PROCESS AND TOUGHENING MECHANISM OF LAMINATED CERAMIC COMPOSITES

Based on the model of multi-layer beam and the assumption of micro-inhomogeneity of material, the 3D fractural characteristics of laminated ceramic composites have been studied with numerical simulation. Under three-point bending load, crack initiation, coalescence, propagation, tuning off in the weak interface and final rupture have been simulated. The spatial distribution and evolution process of acoustic emission are also presented in the paper. The simulation verifies the primary mechanism of the weak interface inducing the crack to expand along there and absorbing the fractural energy. The disciplinary significance of the effect of strength and properties of material on the toughness and strength of laminated ceramic composites is, therefore,discussed in this paper.     

兼具基体蠕变和轻度界面蠕变的复合材料的本构特性

金属基复合材料的基体蠕变特性在一定的温度与应力下表现明显，当界面为非理想并具有粘弹性性质时，其对复合材料的整体蠕变亦有重要影响．本文利用具有非理想界面的复合材料的Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ方法，研究了既具有基体蠕变又具有界面轻度蠕变的复合材料的本构关系，给出了各微结构参量对复合材料整体蠕变特性的影响     

兼具基体蠕变和轻度界面蠕变的复合材料的本构特性

金属基复合材料的基体蠕变特性在一定的温度与应力下表现明显，当界面为非理想并具有粘弹性性质时，其对复合材料的整体蠕变亦有重要影响．本文利用具有非理想界面的复合材料的Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ方法，研究了既具有基体蠕变又具有界面轻度蠕变的复合材料的本构关系，给出了各微结构参量对复合材料整体蠕变特性的影响     

USING EIGENMODULI AND EIGENSTATES TO EVALUATE THE POSSIBILITY OF MARTENSITIC PHASE TRANSFORMATIONS

Journal of Applied Mechanics and Technical Physics - The possibility of phase transitions (martensitic transformations) in shape-memory alloys is evaluated using the concept of eigenmoduli...     

弹塑性复合材料力学性能的细观研究

应用细观力学的Eshelby等效夹杂理论研究了复合材料的弹塑性问题.以铝基复合材料为例,建立了多轴载荷下复合材料弹塑性应力-应变关系,并且理论预报与实验结果符合较好,分析了夹杂形状、体积分数及加载路径对材料宏观性能的影响.同时,还研究了热塑性复合材料热膨胀系数与工艺温度之间的变化规律,分析了热残余应变对材料设计的影响.     

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。