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声发射技术在三维编织C/SiC复合材料拉伸损伤分析中的应用

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无机材料学报 2004年第4期19卷 871-875页

作者：潘文革矫桂琼王波管国阳西北工业大学工程力学系西安710072

通过声发射技术(Acoustic Emission简称AE)对三维编织C/SiC复合材料试件单向拉伸实验过程进行全程动态监测,利用声发射特征参数的综合分析法揭示了三维编织C/SiC复合材料单向拉伸时损伤演化过程和规律。实验结果表明三维编织C/SiC复合... 详细信息

通过声发射技术(Acoustic Emission简称AE)对三维编织C/SiC复合材料试件单向拉伸实验过程进行全程动态监测,利用声发射特征参数的综合分析法揭示了三维编织C/SiC复合材料单向拉伸时损伤演化过程和规律。实验结果表明三维编织C/SiC复合材料单向拉伸时损伤发展的四个阶段及声发射特性并利用声发射相对能量定义了材料临界损伤强度。

关键词：陶瓷基复合材料三维编织声发射损伤演化

纤维束丝数对平纹编织C/SiC复合材料力学性能的影响

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硅酸盐学报 2005年第9期33卷 1094-1099页

作者：管国阳矫桂琼潘文革西北工业大学工程力学系西安710072

通过对2种丝束平纹编织碳纤维布增强SiC(C/SiC)复合材料的力学性能实验,研究了纤维束丝数(1 k和3 k)对复合材料性能的影响。实验结果表明:1 k C/SiC复合材料的拉伸模量、拉伸强度、压缩模量、压缩强度、面内剪切强度和弯曲强度分别为90.... 详细信息

通过对2种丝束平纹编织碳纤维布增强SiC(C/SiC)复合材料的力学性能实验,研究了纤维束丝数(1 k和3 k)对复合材料性能的影响。实验结果表明:1 k C/SiC复合材料的拉伸模量、拉伸强度、压缩模量、压缩强度、面内剪切强度和弯曲强度分别为90.8 GPa,281.8 MPa,135.8 GPa,452.2 MPa,464.3 MPa和126.8 MPa,分别比3 k C/SiC高39%,15.8%,25%,132%,29.3%和30.2%。纤维束粗细不同是导致纤维束弯曲度和复合材料孔隙率差异的主要原因,对压缩强度的影响最大,对拉伸强度的影响最小。

关键词：平纹编织碳/碳化硅陶瓷基复合材料力学性能化学气相浸渍

织物细观结构参数对三维机织陶瓷基复合材料弹性性能的影响

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机械强度 2007年第4期29卷 614-619页

作者：常岩军矫桂琼管国阳刘韡西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

提出倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料弹性性能预测模型,考虑材料实际的编织结构和相邻纤维束之间的孔隙,讨论织物细观结构参数对倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料弹性性能的影响。通过两个重要细观结构参数分析探讨不同结构参数对纤... 详细信息

提出倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料弹性性能预测模型,考虑材料实际的编织结构和相邻纤维束之间的孔隙,讨论织物细观结构参数对倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料弹性性能的影响。通过两个重要细观结构参数分析探讨不同结构参数对纤维体积含量和曲屈率的影响,并进一步给出纤维体积含量和曲屈率对弹性性能的变化关系。另外还对编织陶瓷基复合材料制造过程中材料的高温损伤进行初步分析。

关键词：织物细观结构参数弹性性能倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料

2D-C/SiC复合材料的宏观拉压特性和失效模式

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复合材料学报 2005年第4期22卷 81-85页

作者：管国阳矫桂琼张增光西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

通过拉伸、压缩实验,从宏观上研究了平纹编织C/SiC复合材料在简单载荷作用下模量、残余应变及泊松比的变化。通过断口观察,分析了材料在面内拉、压载荷作用下的损伤与失效模式。实验结果表明,拉伸载荷作用下,材料在低应力就开始损伤。0... 详细信息

通过拉伸、压缩实验,从宏观上研究了平纹编织C/SiC复合材料在简单载荷作用下模量、残余应变及泊松比的变化。通过断口观察,分析了材料在面内拉、压载荷作用下的损伤与失效模式。实验结果表明,拉伸载荷作用下,材料在低应力就开始损伤。0°纤维束表面基体开裂和层间裂纹是主要损伤形式。损伤后,随着应力增加,拉伸卸载模量、泊松比线性减小,残余应变增加;压缩应力-应变基本呈直线关系,模量、泊松比基本不变。拉伸破坏表现为韧性断裂,断裂机理为分层后0°纤维束的断裂、携带90°纤维束拔出;压缩破坏形成一个与加载方向成13°的断裂平面,破坏机理为层间裂纹、0°/90°纤维束之间裂纹和90°纤维束内裂纹的产生和迅速扩展、最后0°纤维束剪切断裂。

关键词：陶瓷基复合材料力学性能拉伸压缩平纹编织

二维机织碳纤维/碳化硅陶瓷基复合材料损伤分析

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硅酸盐学报 2005年第11期33卷 1321-1325页

作者：潘文革矫桂琼管国阳西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

利用声发射技术全程监测二维机织C/SiC复合材料拉伸实验,通过声发射多参数分析法和断口显微观察,结合材料拉伸应力应变曲线,分析了二维机织C/SiC复合材料拉伸损伤演化过程和损伤机理。结果表明:材料拉伸损伤演化经历3个阶段:第一阶段为... 详细信息

利用声发射技术全程监测二维机织C/SiC复合材料拉伸实验,通过声发射多参数分析法和断口显微观察,结合材料拉伸应力应变曲线,分析了二维机织C/SiC复合材料拉伸损伤演化过程和损伤机理。结果表明:材料拉伸损伤演化经历3个阶段:第一阶段为无损伤阶段,材料无损伤发生;第二阶段为损伤初始阶段,损伤主要为微裂纹开裂,并且微裂纹开裂基本上均匀发生在样品工作段;第三阶段为损伤加速阶段,损伤主要为宏观基体、界面开裂和纤维束断裂,并且集中发生在断口区域。损伤第二阶段与第三阶段的转换点在拉伸强度的76%左右,转换点的确定对二维机织C/SiC复合材料工程应用有重要意义。

关键词：碳纤维/碳化硅复合材料声发射技术损伤分析

Z-pin增强陶瓷基复合材料拉伸性能及损伤研究

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机械强度 2008年第2期30卷 339-342页

作者：刘韡矫桂琼管国阳常岩军西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

研究Z-pin横向增强平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸性能及损伤。碳纤维平纹编织物和碳纤维Z-pin制备的预制体,通过化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料。采用单轴拉伸试验及加—卸载... 详细信息

研究Z-pin横向增强平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸性能及损伤。碳纤维平纹编织物和碳纤维Z-pin制备的预制体,通过化学气相渗透(chemical vapor infiltration,CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料。采用单轴拉伸试验及加—卸载试验研究材料拉伸力学性能参数及破坏机理。结果表明,Z-pin嵌入引起的面内纤维断裂、损伤以及弯曲变形,降低了平纹编织陶瓷基复合材料的抗拉强度;Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料抗拉应力应变曲线具有非线性特性;卸载再加载过程中损伤基本没有增加,残余应变与卸载应力成二次关系,卸载模量与卸载应力成Boltzmann关系。

关键词： Z-pin 陶瓷基复合材料拉伸性能损伤

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复合材料层间增韧机理的有限元分析

机械强度 2007年第1期29卷 63-66页

作者：高峰矫桂琼贾普荣管国阳西北工业大学工程力学系西安710072

在复合材料层间植入韧性夹层,可以有效提高层间韧性,其增韧机理在于夹层可以有效降低纤维层对裂纹尖端的约束,并降低裂纹尖端应力。文中建立层间裂纹的有限元模型,采用数值分析方法,分别计算加入夹层前后裂纹尖端的J积分值、应力强度因... 详细信息

在复合材料层间植入韧性夹层,可以有效提高层间韧性,其增韧机理在于夹层可以有效降低纤维层对裂纹尖端的约束,并降低裂纹尖端应力。文中建立层间裂纹的有限元模型,采用数值分析方法,分别计算加入夹层前后裂纹尖端的J积分值、应力强度因子以及裂纹尖端的应力场。计算结果表明,加入夹层后Ⅰ型和Ⅱ型层间裂纹尖端的J积分、应力强度因子和裂尖应力场均显著降低,并指出在夹层和相邻纤维层间界面附近出现的高应力区是造成界面失效的一个原因。

关键词：复合材料层合板层间增韧层间断裂韧度 J积分界面失效

Z-pin增强陶瓷基复合材料拉伸和层间剪切性能

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复合材料学报 2007年第1期24卷 86-90页

作者：刘韡矫桂琼管国阳常岩军西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

研究了Z-pin横向增强平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸和层间剪切性能。炭纤维平纹编织物和炭纤维Z-pin制备的预成型体,通过化学气相渗透(CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料。通过单轴拉伸试验及加-卸载试验研究材料拉伸力学性... 详细信息

研究了Z-pin横向增强平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸和层间剪切性能。炭纤维平纹编织物和炭纤维Z-pin制备的预成型体,通过化学气相渗透(CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料。通过单轴拉伸试验及加-卸载试验研究材料拉伸力学性能参数及破坏规律。采用双切口压缩试验测试材料的层间剪切强度。结果表明,Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料拉伸应力-应变曲线具有非线性特性;Z-pin嵌入降低了平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸强度,显著提高了陶瓷基复合材料层间剪切强度,使原来单纯层间基体与织物表面的脱离转变为Z-pin的剪切破坏和层间基体与织物的脱离双重破坏机理。

关键词： Z—pin 陶瓷基复合材料拉伸试验双切口压缩试验层间剪切强度

三维编织C_f/SiC复合材料的拉伸破坏行为

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硅酸盐学报 2005年第2期33卷 160-163页

作者：潘文革矫桂琼管国阳王波西北工业大学工程力学系西安710072

通过三维编织碳纤维(carbon fiber, Cf)/SiC复合材料样品单向拉伸以及单向拉伸加卸载实验,结合样品断口观察,从宏观上分析了三维编织Cf/SiC复合材料单向拉伸时的力学响应,为进一步描述三维编织 Cf/SiC复合材料力学行为奠定了实验基础。... 详细信息

通过三维编织碳纤维(carbon fiber, Cf)/SiC复合材料样品单向拉伸以及单向拉伸加卸载实验,结合样品断口观察,从宏观上分析了三维编织Cf/SiC复合材料单向拉伸时的力学响应,为进一步描述三维编织 Cf/SiC复合材料力学行为奠定了实验基础。实验结果表明:三维编织Cf/SiC复合材料单向拉伸时,卸载模量衰减与应力呈线性关系,残余应变的增加与应力呈二次函数关系。微裂纹主要在编织节点处萌生,沿纤维束界面扩展,最终在编织节点处汇合,导致样品发生破坏。

关键词：碳纤维/碳化硅复合材料三维编织拉伸试验