金属基复合材料的发展与应用

对金属基复合材料的分类、制造方法、性能进行了综述,阐述了国内外研究现状,提出了金属基复合材料研究中存在的问题,探讨了金属基复合材料的研究方向.     

内埋CFRC材料的混凝土梁的应变主动调节

利用碳纤维水泥基（CFRC）材料的电热效应，通过对埋置于普通混凝土梁中的CFRC材料通电加热后产生的热膨胀可以实现对混凝土梁应变或挠度变形的主动调节和控制．实验验证了这个方案的可行性．根据弹性力学推导的理论值与混凝土梁挠度变形实测值非常吻合．通过改变内埋CFRC材料的输入功率和通电时间可以控制CFRC材料的升温速率和终点温度，继而控制混凝土梁的变形速率和最大变形值．     

Bridging properties of the debonded interface with frictional sliding

A theoretical model simulating the properties of frictional bridging is presented and relatively perfect stress solutions for the fiber and matrix are obtained. Based on the energy equilibrium in the process of interfacial debonding, an expression for the energy release rate G is derived to explore the interfacial fracture properties. By introducing an interfacial debonding criterion G≥Γ_i, a method for determining the critical debond length is proposed and the bridging constitutive relationship is also obtained. Numerical calculations are conducted for the fiber-reinforced composite SCS-6/T_i-6Al-4V and the results are also compared with those obtained by using other existing models.     

NUMERICAL SIMULATION OF 2D FIBER-REINFORCED COMPOSITES USING BOUNDARY ELEMENT METHOD

Introduction Withthedevelopmentofmodernindustry,compositesareincreasinglybeingappliedto agreatnumberofimportantstructures.Todeterminethemacroscopicaleffective characteristicsofcompositesisanessentialprobleminmanyengineeringapplications.The macroscopicalef…     

单层纤维复合材料的光弹模型初探

本文总结了用显微激光分析仪对一般纤维增强复合材料进行透射式光弹性研究的近期工作.针对纤维复合材料违反传统光弹理论的偏振光学行为,讨论了纤维,基体的双折射率不同及由纤维,基体界面两侧出射的光在Airy斑重叠区发生干涉等问题,从更一般的角度探讨了最近的文章中所提出的新光弹公式中所含两个滞后量的存在性.     

低速撞击下正交型纤维增强复合材料层板的脱层研究

用不饱和聚脂预浸渍玻璃纤维带制作了几种正交型铺层序列的层板梁试件,并对其在固支条件下进行了横向冲击实验。用嵌入式加速度传感器得到了载荷历史,通过高速摄影机和显微摄像系统从层板侧面观察了脱层现象。根据最大剪应力准则,通过对层板内部剪应力的分布以及不同铺层间三种不同剪切破坏强度的近似分析,解释了首次脱层具体位置和二次脱层现象。试验和分析表明,脱层失稳所对应的脱层阈值载荷与试件的铺层结构有关。但是,对不同铺层结构的试件,发生脱层的0°/90°界面具有相同的细观剪切强度。因此,用细观界面剪切强度来分析和预言试件的脱层失稳更具有一般性。     

碳纤维复合材料动力电池箱体挤压性能研究

通过有限元方法研究碳纤维复合材料箱体挤压性能,以动力电池系统碳纤维复合材料箱体挤压工况为例,基于LS-DYNA仿真有限元应用,重点阐述了碳纤维复合材料有限元仿真材料及夹芯面板铺层设置方法,分析了不同铺层角度对电池包挤压性能的影响。从最大挤压力、平均挤压力水平、能量吸收、比吸能考察碳纤维复合材料箱体电池包挤压性能指标发现,[0°,60°,0°,60°,0°,60°]铺层综合指标占优。有限元仿真技术在碳纤维复合材料上的应用可以有效地指导动力电池碳纤维复合材料箱体性能开发。     

超千米级CFRP与钢组合拉索斜拉桥动力性能分析

为研究超千米级碳纤维增强塑料(CFRP)与钢组合拉索斜拉桥动力性能,参考苏通大桥设计参数,选择优化的组合拉索面积比,分别建立1 400 m CFRP与钢组合拉索斜拉桥有限元模型以及全钢、全CFRP拉索斜拉桥2个对比模型.首先,对组合拉索斜拉桥以及对比模型的固有频率和振型进行计算.然后,选择典型地震波进行地震动响应时程分析,并分别研究一维激励和三维激励2种输入形式.最后,采用规范法,从颤振稳定性、静力扭转稳定性以及抖振振幅估计3个方面对抗风稳定性进行分析.结果表明:采用合理优化面积比0.35,可使CFRP与钢组合拉索斜拉桥的抗震性能不仅优于传统钢拉索设计以及价格昂贵的全CFRP拉索设计,而且其主要构件内力数值也较低;对于抗风稳定性,组合拉索斜拉桥略低于全钢拉索设计,但明显优于全CRFP拉索设计,可在减轻拉索自重的同时提高其经济性能.     

INFLUENCE OF LOADING RATE ON DYNAMIC FRACTURE BEHAVIOR OF FIBER-REINFORCED COMPOSITES

The effect of loading rate on the dynamic fracture properties and the failure mechanisms of glass fiber-reinforced composite materials under mode I fracture is studied. Dynamic reflective caustic experiments are carried out for two loading rates. By measuring the characteristic dimensions of the shadow spots during the caustic experiments, the dynamic SIFs are calculated for different loading rates. The experimental results indicate that the dynamic fracture toughness Kid increases remarkably with increasing loading rate, and the crack grows faster under the high-velocity impact. Moreover, by examining the crack growth routes and the fracture surfaces, it is shown that the loading rate also greatly affects the failure mechanisms at micro-scale.