SMA短纤维增强复合材料在热载下的相交特性

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．     

SMA复合材料在热载条件下的残余应力分析

本文基于三相复合圆柱模型发展了增量型的分析方法,讨论在ＳＭＡ复合材料中由于ＳＭＡ材料相变以及各相材料热特性随温度变化引起的残余应力。研究基体与过渡恸介面和纤维与过渡界面间的残余应力,同时讨论由于基体相的变化对残余应力的影响。特别研究了涂层和复合材料基体间界面处的残余应力受纤维体积比、涂层厚度、纤维最大相变应以及基体中纤维取向等影响,而且讨论了计及应力对相就运动方程的影响时对ＳＭＡ复合材料相变温度和     

SMA短纤维复合材料的热胀系数和相变应变系数

基于Eshelby的等效夹杂模型、Mori和Tanaka的场平均法,考虑到形状记忆合金(SMA)的强物理非线性,发展了增量型的等效夹杂模型(Incremental Equivalent Inclusion Model).讨论了SMA短纤维增强的铝基复合材料的热胀系数和相变应变系数.特别研究了SMA短纤维复合材料纤维几何尺寸和体积分数等参数对SMA复合材料的热胀系数和相变应变系数的影响.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非常有意义的.     

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。     

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...     

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.     

硅酸铝短纤维增强ZL109复合材料的磨损机制

采用挤压铸造法制备了硅酸铝（Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２）短纤维增强ＺＬ１０９复合材料，并研究了该材料在干摩擦条件下的磨损行为．结果表明：Ａｌ２Ｏ３·ＳｉＯ２短纤维／ＺＬ１０９复合材料的耐磨机制为纤维断裂并在亚表层重新分布和排列形成高硬度的硬化层．这种硬化层的形成使复合材料具有比基体合金更优越的耐磨性．     

硅酸铝短纤维对其增强ZL109复合材料磨擦因数影响的双重性

采用预制件液态模锻法制备了硅酸铝短纤维增强的ＺＬ１０９复合材料，并以合金球墨铸铁为偶件，在干摩条件下于ＭＧ－２０００高速高温摩擦磨损试验机上，对复合材料的摩擦性能进行了试验研究，考察了硅酸铝短纤维的添加量对这种材料摩擦因数的影响。结果表明，随着纤维添加量（以体积分数计）由０．０％增至７．０％，复合材料摩擦因数的变化是先降低而后升高，纤维添加量为４．５％时的摩擦因数呈现出最低值，而纤维添加量为７．０     

δ-Al_2O_3短纤维增强Al合金复合材料的拉伸力学行为研究

利用宏观、微观实验和三维弹塑性有限元分析方法（FEM,对δ－Al_2O_3短纤维增强Al合金复合材料的弹性模具和应力-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,本文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．     

SMA纤维复合材料超弹性滞回特性研究

本对SMA纤维复合材料的轴向超弹性滞回特性进行理论分析，首先采用三相同心圆柱体模型和多胞模型计算材料的宏细观力学性能及其纤维轴向应力应变响应曲线。超弹性滞回特性的数值计算则采用平均抛物线插值法，最后给出环氧树脂/Ni-44.8wt%Ti纤维复合材料的具体数值结果。     

考虑界面行为的SMA纤维复合材料模型

构造了一个考虑部分界面开脱情况下SMA长纤维复合材料的双圆柱模型.在理想界面区域SMA纤维所受的轴力恒定,而在开脱区域则考虑为受线性变化轴力.计算结果表明,开脱区长度及临界界面剪应力只对SMA纤维的相变区有很明显的影响,而对母相及马氏体相的弹性变形区没有影响.这对进一步研究SMA纤维增强复合材料的性能提供理论帮助.     

IMPACT BEHAVIOR OF POLYVINYL ALCOHOL FIBER REINFORCED CEMENTITIOUS COMPOSITES BEAMS

The paper presents results of an investigation conducted to study the impact resistance of polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composite (PVA-FRCC) beams containing silica fume and fly ash. PVA-FRCC beam specimens of size 100 × 100 × 400 mm were tested under impact loading. The specimen incorporated four different volume fractions i.e. 0, 0.5%, 1.0% and 2.0% of corrugated PVA fibers. Silica fume and fly ash were added for the specimens containing PVA fibers volume fraction of 2.0%. The drop-weight type impact tests were conducted on the test specimens and the number of blows of the hammer required to induce first visible crack and ultimate failure of the specimen were recorded. The results are presented in terms of number of blows required, impact ductility as well as impact energy at first crack and ultimate failure. It has been observed that specimen containing 2.0% PVA fibers gave the best performance under impact loading, and that impact resistance was improved after silica fume and fly ash were added.     

THE BEHAVIOR OF TWO COLLINEAR CRACKS IN MAGNETO-ELECTRO-ELASTIC COMPOSITES UNDER ANTI-PLANE SHEAR STRESS LOADING

In this paper, the behavior of two collinear cracks in magneto-electro-elastic composite material under anti-plane shear stress loading is studied by the Schmidt method for permeable electric boundary conditions. By using the Fourier transform, the problem can be solved with a set of triple integral equations in which the unknown variable is the jump of displacements across the crack surfaces. In solving the triple integral equations, the unknown variable is expanded in a series of Jacobi polynomials. Numerical solutions are obtained. It is shown that the stress field is independent of the electric field and the magnetic flux.     

瞬态热冲击下层合材料板界面的热弹性行为

基于带有两个热松弛时间的G-L广义热弹性理论, 利用有限元方法研究了零阻抗理想界面层合板在瞬态热冲击诱导的位移、应力和温度等通过界面时的热弹性行为. 通过比较不同层中材料的比热容、热导系数、热松弛时间和密度等对界面处的位移、应力和温度的影响, 研究了不同材料参数对复合材料热力学行为影响, 发现不同材料参数将导致热穿过界面时界面处温度、位移和应力发生突变, 研究结果可以为由热引起的层合板挠曲变形提供理论依据.      

冲击载荷下颗粒材料临边界区域的波动行为及变形特征分析

研究颗粒材料中的波传播问题在超材料制造方面有重要意义, 如波传导超材料边界的设计需考虑应力波的反射和吸收等问题. 本文从一维颗粒链中的波传播行为出发, 根据距边界不同位置处颗粒能够得到的最大动能的不同, 给出了临边界区域的定义. 然后分析了多组二维颗粒样本在冲击载荷作用下应力波的传播行为, 主要考虑了不同边界形状及不同颗粒排列方式对应力波在临边界区域内传播行为的影响. 研究表明, 临边界区颗粒排列方式主要影响边界附近颗粒的相对位置和局部孔隙率; 经边界反射后的应力波直接以边界形状在临边界区内传播, 该结论在边界情况越复杂(高局部孔隙率, 颗粒无序随机排列)时越准确; 在临边界区域外(即材料中心区域), 波前形状主要由波速决定. 弧形边界对波反射的汇聚作用和临边界区域内颗粒的排列方式所引起的弥散作用是两个竞争因素, 共同决定临边界区域内波的反射过程. 最后分析了临边界区域内颗粒力链网络在反射前后的变化. 该研究将为超材料设计提供借鉴.      

碳纤维增强复合材料微观烧蚀行为数值模拟

碳纤维增强复合材料已广泛应用于烧蚀热防护系统中,其微观结构直接影响材料的烧蚀行为,因此材料微观烧蚀机制分析对材料设计和制备具有重要意义.本文采用有限体积法并引入固体相体积分数与界面重构技术,建立了碳纤维增强复合材料微观烧蚀数值模型.利用该微观烧蚀数值模型对碳基体包裹单根碳纤维进行烧蚀模拟,将数值模拟的烧蚀形貌与解析解结果进行对比,验证了数值求解方法的正确性.对单向碳纤维增强复合材料在不同碳纤维倾斜角下的微观烧蚀行为进行了模拟分析,得到了碳纤维倾斜角对微观烧蚀行为的影响规律.研究发现:对于碳纤维的抗氧化性能比基体强的情况,当氧扩散速率远远大于碳氧反应速率时,碳纤维将出现"笋尖"状的烧蚀形貌;当碳氧反应速率远远大于氧扩散速率时,纤维和基体将以相同速率烧蚀.当碳纤维的抗氧化性能比基体强时,纤维倾斜角会对材料微观烧蚀行为产生较大影响;相反,则影响不显著.      

低合金钢在不同条件下的疲劳行为

在空气和腐蚀介质中对低合金钢分别进行疲劳试验,获得了S-N曲线,并对疲劳试样表面和断口形貌进行了观察.结果表明:与空气相比,腐蚀介质使低合金钢的疲劳强度显著降低;在空气中疲劳试样只有一个萌生于试样表面基体的裂纹源,而腐蚀介质中一般有多个裂纹源,多数裂纹源均萌生于点蚀坑;空气中疲劳裂纹扩展区以疲劳辉纹为主,而腐蚀疲劳则以沿晶开裂等脆性特征为主;此外还对空气中的疲劳极限进行了预测,预测值与试验值比较吻合.