分享到:

复合材料损伤与断裂力学研究

复合材料与金属材料有完全不同的损伤、断裂与疲劳机理.随着纤维复合材料在航天、航空、汽车等方面的日益广泛应用,对复合材料损伤、断裂力学研究和疲劳机理分析越来越重要.根据复合材料损伤与断裂机理来设计复合材料结构是结构安全可靠的保证[1~5].1 材料模型的建立对汽车零部件用复合材料,常采用传递模成型或模压料模塑成型工艺,其材质和平行于制品外表面方位有一定的分层性,根据该特征,把纤维增强复合材料简化成一般各向异性层板作为损伤和断裂分析的力学模型.2 损伤特征损伤的基本类型通常有4种:基体开裂、纤维断裂、纤维/基体脱胶和分层.上述基体损伤形式的组合导致层板的层内裂纹、层间裂纹和纤维断裂的产生.基体开裂首先发生在局部拉伸应力较大而基体有缺陷的部位.随着载荷的增大或反复地作用,裂纹密度增大、联接和交叉,导致复合材料刚度退化.采用剪切迟滞分析获得较好的基体开裂的定量分析结果.复合材料的最终破坏多半是纤维断裂.纤维断裂和基体开裂是相关的.基体开...  (本文共5页) 阅读全文>>

南昌航空大学
南昌航空大学

CF/Al复合材料准静态压缩细观损伤与断裂力学行为研究

连续石墨纤维增强铝合金复合材料(CF/Al复合材料)充分发挥石墨纤维高强度、高模量和基体铝合金的高韧性,具有密度低、比强度高、比模量高和热膨胀系数低等优点。目前对CF/Al复合材料的研究主要集中在制备工艺、微观组织、界面形成机理与控制等方面,而关于其承载变形中组元材料与界面损伤演化和失效及其对宏观断裂力学行为影响的研究并不多。掌握CF/Al复合材料承载时的微观损伤演变规律与断裂失效机理,不但可为复合材料组元与界面设计以及制备工艺优化提供理论依据,也是该复合材料走向工程应用亟需解决的科学问题。本文针对真空压力浸渗制备的CF/Al复合材料,采用细观力学数值模拟和实验相结合的方法,研究了其在轴向和横向准静态压缩载荷下的损伤演化与断裂失效行为,分析了界面与纤维性能以及纤维体积分数对复合材料轴向和横向压缩力学性能的影响,以期为通过组分性能和细观结构设计实现CF/Al复合材料高性能制备提供理论依据。具体研究内容及结果如下:(1)采用真空压力...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

《力学进展》1987年01期
力学进展

复合材料断裂力学研究现状与趋势

工。引言 复合材料(特别是高性能复合材料)有很多优点.作为承力结构材料,它的比强度与比刚度最大.因此,在航空与航天部门需求量很大.近年来,为改进性能,增加载重,改善燃料经济性,很多民用工业如汽车,船舶,化工,电气等,也愈来愈多地采用复合材料. 在制造高速旋转机械(譬如转子或飞轮)时,比强度比刚度大的优越性表现尤为突出.因为在旋转机械设计中,强度准则为 叮。〔[ao〕(l)其中a。为周向应力,巨。」为其允许值.旋转构件中的周向应力为 。。二户沪/g(2)其中?)是线速度,户是材料密度,g是重力加速度.由式(1)与(2)得到 :2/g([口。]/p(3)可见,旋转机械设计中是材料的比强度,而不是材料强度本身控制旋转线速度.碳/环氧复合材料在O。方向上的比强度为130 km,而马氏体时效钢为30 km.所以若结构尺寸一样,复合材料转子比马氏体钢的线速度提高1倍.因而美、日等工业发达国家已采用碳纤维复合材料制造铀同位素分离机转子,生产效...  (本文共19页) 阅读全文>>

北京林业大学
北京林业大学

FRP拉挤型材层间断裂力学性能研究

纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)因其比强度高、比刚度大、可设计性等优点首先被应用于航空工业,近年来逐步运用于建设工程领域。随着高性能纤维生产成本的大幅度下降、产品性能渐趋稳定,纤维增强复合材料的应用范围更加广泛,需求量也显著增加。复合材料用量的增加促进了复合材料力学的发展。为保证复合材料使用的可靠性,必须解决其破坏规律及强度准则问题,因此复合材料断裂力学就成为大家最关心的研究课题之一。众所周知,线弹性断裂力学对预示均质各向同性材料的断裂规律取得了极大的成功。但是对于纤维复合材料这样的非均质各向异性材料,线弹性断裂力学只在极有限的情况适用。FRP拉挤型材是由单层板组成的层合结构材料,层间断裂是其主要的损伤形式。目前主要采用宏观力学中的经典层合板理论对该材料进行强度和破坏研究。随着层合板厚度的增加,仅假设材料处于平面应力状态而忽视材料实际处于三维应力状态且层间应力较大的客观情况已然不合实际...  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>

南昌航空大学
南昌航空大学

连续CF/Al复合材料准静态拉伸细观损伤与断裂力学行为研究

先进碳纤维具有密度低,强度和模量高、高低温性能稳定、热膨胀系数小等优异性能;铝合金韧性较好且具有一定塑性,价格低廉加工方便,而且耐腐蚀和耐热性能优异。由二者复合而成的连续纤维增强铝基复合材料(CF/Al复合材料)兼具两种组元材料的特性,而且呈现出高比强度和高比模量,抗疲劳耐磨损,以及良好尺寸稳定性等一系列优点,其较钛合金和高分子复合材料等传统结构材料优势明显,是满足未来航空航天结构轻量化、高精度技术要求的先进复合材料。现阶段关于CF/Al复合材料的研究,主要集中在制备工艺方法、微观组织、界面反应控制等方面,而关于CF/Al复合材料承载变形时损伤与断裂行为的研究并不多,从微观角度掌握其损伤演变规律与内在失效机理,不仅可为进一步改进制备工艺提高材料性能提供理论指导,也是复合材料性能设计及工程应用亟待解决的基础问题。本文选用石墨纤维M40J为增强体,铸造铝合金ZL301为基体合金,采用真空压力浸渗法制备出了纤维体积分数为55%的单向C...  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
重庆大学

层状复合岩体爆破损伤断裂机理及工程应用研究

岩石爆破损伤断裂过程是一个复杂的动态演化过程。该过程由于炸药爆炸后生成的高温、高压气体产物和岩石动态本构关系的复杂性,炸药与岩石之间相互作用的复杂性,以及岩石本身的非均质性和各向异性等使得岩石爆破机理的研究显得十分复杂和困难。爆炸对岩石的损伤断裂作用包含有爆炸应力波和爆生气体作用两个阶段。本文基于前人的研究成果,采用岩体损伤、断裂理论的最新研究成果,研究了岩石和层状复合岩体在爆炸应力波和爆生气体作用下的损伤断裂机理。论文主要内容和取得的成果如下:(1)根据断裂力学和损伤力学理论,分析了岩石损伤断裂机理,提出了岩石的损伤断裂准则;以层状复合岩体损伤破坏理论为基础,建立了层状复合岩体损伤本构方程及其破坏断裂准则。(2)在分析现有岩石爆破损伤模型和岩石爆破损伤断裂理论的基础上,建立了新的岩石爆破损伤模型。(3)推导了爆炸应力波在层状复合岩体中反射和透射的规律,并根据岩体的损伤本构关系,建立了层状复合岩体爆破损伤本构关系,得出了岩体损伤...  (本文共148页) 本文目录 | 阅读全文>>