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考虑温度和应力水平影响的水环境中GFRP的非线性蠕变模型

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复合材料学报 2024年

作者：张颜锋陆奇李杏恩朱四荣武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室上海富晨化工有限公司GB51160国家标准管理组浙江晨诺高分子材料有限公司

针对去离子水环境中GFRP复合材料，研究了温度与应力水平对水环境中GFRP蠕变性能的影响。对试样用树脂封边处理后，采用恒载荷弯曲腐蚀试验机，进行了20%应力水平下，20℃、30℃、40℃、50℃、60℃条件下的长期蠕变实验，和30℃条件下，... 详细信息

针对去离子水环境中GFRP复合材料，研究了温度与应力水平对水环境中GFRP蠕变性能的影响。对试样用树脂封边处理后，采用恒载荷弯曲腐蚀试验机，进行了20%应力水平下，20℃、30℃、40℃、50℃、60℃条件下的长期蠕变实验，和30℃条件下，20%、30%、40%、50%等多种应力水平下的长期蠕变实验，分别研究了不同温度和不同应力水平对GFRP蠕变性能的影响，并量化了温度与应力水平对去离子水环境中GFRP的蠕变性能的综合影响，建立了改进Findley非线性蠕变模型。并通过短梁剪切法测试了去离子水环境对GFRP层间剪切强度的影响。结果表明，改进Findley非线性蠕变模型可描述GFRP在20～60℃、低于其蠕变断裂应力水平下的蠕变性能，适用范围广，准确性高，与实验结果吻合良好。根据此模型可预测GFRP在去离子水环境中不同温度不同应力水下的GFRP复合材料的长期蠕变性能，预测误差均在2%以内。去离子水对经过封边处理的GFRP试样的层间剪切强度影响甚小。本文所得结果为GFRP结构的设计提供依据。

关键词：蠕变 GFRP 层间剪切水环境改进Findley模型

不同变形下的聚氨酯循环压缩力学性能的实验研究

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实验力学 2024年第1期39卷 75-85页

作者：马云昊李钊李旭朱四荣晏石林武汉理工大学理学院新材料理论与应用湖北省重点实验室湖北武汉430070 武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430064

为了获取聚氨酯弹性体的循环压缩力学性能,通过开展聚氨酯弹性体在一系列不同最大压缩应变(10.1%、13.5%、17.5%、21.0%、30.0%)下的准静态循环压缩力学实验,获得了该类材料从小变形到中等变形范围的压缩加卸载应力-应变曲线;并基于实... 详细信息

为了获取聚氨酯弹性体的循环压缩力学性能,通过开展聚氨酯弹性体在一系列不同最大压缩应变(10.1%、13.5%、17.5%、21.0%、30.0%)下的准静态循环压缩力学实验,获得了该类材料从小变形到中等变形范围的压缩加卸载应力-应变曲线;并基于实验结果探讨了该类材料的超弹性响应、残余应变、迟滞损耗和Mullins效应。采用经典的八链模型描述其超弹性力学特征,并利用线性模型描述其黏弹性力学特征,结合分子网络重构理论,建立了一个能准确描述聚氨酯循环加卸载力学行为的本构模型。结果表明,该本构模型可以较好地表征聚氨酯弹性体在不同应变和不同应变率下的实验结果,包括加卸载曲线、残余应变以及Mullins效应等。该模型有望为聚氨酯隔振器的力学行为预测提供参考。

关键词：聚氨酯弹性体循环压缩 Mullins效应八链模型

纳米SiO_(2)-硅烷协同改性对玄武岩纤维/环氧树脂复合材料力学性能及蠕变性能的影响

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复合材料学报 2022年第8期39卷 3723-3732页

作者：别依诺朱四荣贺攀陆士平武汉理工大学新材料力学理论与应用湖北省重点实验室武汉430070 四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司成都610199 上海富晨化工有限公司GB51160国家标准管理组上海200241

分别采用硅烷偶联剂和纳米SiO_(2)粒子-硅烷偶联剂对玄武岩纤维(BF)进行表面改性,通过缠绕成型工艺制备了玄武岩纤维/环氧树脂(BF/EP)复合材料。采用万能材料试验机测定了BF的拉伸性能和BF/EP复合材料的弯曲性能,借助FESEM观察了纤维表... 详细信息

分别采用硅烷偶联剂和纳米SiO_(2)粒子-硅烷偶联剂对玄武岩纤维(BF)进行表面改性,通过缠绕成型工艺制备了玄武岩纤维/环氧树脂(BF/EP)复合材料。采用万能材料试验机测定了BF的拉伸性能和BF/EP复合材料的弯曲性能,借助FESEM观察了纤维表面及其复合材料弯曲断裂断口的形貌,自制三点弯曲蠕变测试装置测定了BF/EP复合材料2544 h的长期蠕变性能,采用万能材料试验机在不同应力水平下测定了BF/EP复合材料6000 s的短时蠕变性能,并分析了纤维表面改性对各项力学性能的影响。结果表明,在BF上浆剂中引入纳米SiO_(2)粒子后,纤维的拉伸性能、BF/EP复合材料的弯曲性能均得到有效改善。FESEM形貌显示BF的协同改性提高了纤维与树脂界面的粘结性能;2544 h的低应力长期蠕变实验及6000 s的不同应力水平短时蠕变实验中,均表现出蠕变柔量及其增长速率的显著降低;在20%、30%、40%及50%初始弯曲强度加载时的短时蠕变实验中,由蠕变曲线重合的应力值,可大致得到材料线性蠕变的应力阈值。使用Hooke-Kelvin-Kelvin(HKK)模型可有效描述BF/EP复合材料在低应力水平下的长期蠕变性能,由此可进行其蠕变性能指标的长期预测。

关键词：表面改性纳米SiO_(2) 玄武岩纤维/环氧树脂复合材料蠕变应力水平

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碳纤维单丝偏轴拉伸力阻效应实验与理论分析

功能材料 2011年第8期42卷 1383-1385,1389页

作者：方玺朱四荣李卓球武汉理工大学理学院湖北武汉430070

碳纤维在复合材料基体中的分布较大程度地影响了碳纤维智能材料的感知特性,故需在微米尺度下研究多角度偏轴拉伸下的碳纤维单丝的力电功能响应。测试了不同角度拉伸环境下碳纤维单丝的电阻变化,并对其电阻的变化情况进行了分析。结果表... 详细信息

碳纤维在复合材料基体中的分布较大程度地影响了碳纤维智能材料的感知特性,故需在微米尺度下研究多角度偏轴拉伸下的碳纤维单丝的力电功能响应。测试了不同角度拉伸环境下碳纤维单丝的电阻变化,并对其电阻的变化情况进行了分析。结果表明碳纤维单丝在外载荷偏轴拉伸作用下电阻变化与拉伸角度间存在非线性关系。外载荷在纤维方向产生的应变对电阻变化率的作用强于垂直纤维方向应变对电阻变化率的作用,62°拉伸角为正负力阻效应的临界角度。

关键词：碳纤维力阻效应偏轴拉伸电阻变化率

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碳纤维智能层电阻率层析成像实验

华中科技大学学报（自然科学版） 2010年第5期38卷 121-123页

作者：张小玉朱四荣李卓球武汉理工大学理学院湖北武汉430070

推导了复杂应力状态下碳纤维智能层的压阻本构方程.利用仿真实验数据对碳纤维智能层电阻率层析成像系统的有效性进行了验证.图像重建结果表明,在复杂应力状态下,智能层具有良好的传感特性.通过与被监测结构的第一、第二主应变对比,发现... 详细信息

推导了复杂应力状态下碳纤维智能层的压阻本构方程.利用仿真实验数据对碳纤维智能层电阻率层析成像系统的有效性进行了验证.图像重建结果表明,在复杂应力状态下,智能层具有良好的传感特性.通过与被监测结构的第一、第二主应变对比,发现智能层高电阻率区分布在高应力应变区,低电阻率区分布在低应力应变区.电阻率的分布可以定性地反映结构的力场.验证了碳纤维智能层电阻率层析成像系统是有效性的.

关键词：结构健康监测电阻率层析成像图像重建压阻特性碳纤维智能层

环氧树脂基体中碳纤维单丝及其界面的温敏效应

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功能材料 2012年第15期43卷 2079-2082页

作者：郑华升朱四荣李卓球武汉理工大学理学院湖北武汉430070

为探索树脂基碳纤维复合材料(CFRP)温敏效应的机理,针对环氧树脂基体中碳纤维单丝及正交搭接的碳纤维界面进行了温敏效应实验。实验结果表明碳纤维单丝具有NTC效应,其温敏曲线线性稳定,碳纤维单丝被树脂浸润后,由于树脂膨胀带动纤维在... 详细信息

为探索树脂基碳纤维复合材料(CFRP)温敏效应的机理,针对环氧树脂基体中碳纤维单丝及正交搭接的碳纤维界面进行了温敏效应实验。实验结果表明碳纤维单丝具有NTC效应,其温敏曲线线性稳定,碳纤维单丝被树脂浸润后,由于树脂膨胀带动纤维在其轴向的伸长,使得树脂基中碳纤维单丝的NTC效应有所减弱;树脂基中碳纤维界面表现出非线性变化的PTC效应,温度越高,其界面电阻随温度变化的趋势越显著,树脂基碳纤维复合材料的温敏特性是树脂基体中碳纤维单丝及其界面的温敏效应协同作用的结果,相对于碳纤维本身而言,碳纤维界面对温度变化更敏感,在CFRP温敏效应中占主导地位。

关键词：碳纤维环氧树脂界面温敏性

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一种新的聚合物基复合材料应力松弛经验模型

复合材料学报 2017年第10期34卷 2205-2210页

作者：梁娜朱四荣陈建中武汉理工大学理学院武汉430070 湖北科技学院湖北咸宁437100

视黏弹性元件弹簧和粘壶的特性参数为时间的函数,建立双变参Maxwell模型,求解其本构方程及松弛函数,探讨了其松弛函数与经验KWW函数的关系,提出了一种新的应力松弛经验模型。运用最小二乘原理,建立该模型参数的确定方法。开展了玻璃纤... 详细信息

视黏弹性元件弹簧和粘壶的特性参数为时间的函数,建立双变参Maxwell模型,求解其本构方程及松弛函数,探讨了其松弛函数与经验KWW函数的关系,提出了一种新的应力松弛经验模型。运用最小二乘原理,建立该模型参数的确定方法。开展了玻璃纤维增强聚合物(GFRP)复合材料的长期应力松弛实验,并通过实验数据的分析验证了该模型的正确性。研究表明,新应力松弛经验模型拟合曲线与实测曲线吻合较好,相关系数达到96%以上,说明了该模型适合描述GFRP复合材料的黏弹性松弛特性。

关键词：聚合物基复合材料松弛模量经验函数变参数Maxwell模型 GFRP管

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碳纤维水泥砂浆梁变形调节的实验分析

建筑材料学报 2003年第3期6卷 308-311页

作者：朱四荣李卓球宋显辉武汉理工大学理学院武汉430070

对碳纤维水泥砂浆梁的电热效应及其所引起的热力变形进行了实验分析,得到了梁的升温规律和变形发展规律,找出了梁的上下表面稳定温差及最大变形与输入功率的关系,从而为梁的变形调节提供了实验依据.

关键词：碳纤维水泥水泥砂浆梁变形调节热力变形

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混凝土结构层间力学性能的电学表征

华中科技大学学报（自然科学版） 2007年第4期35卷 103-105页

作者：朱四荣李卓球宋显辉武汉理工大学理学院湖北武汉430070

以由碳纤维布作为界面层的混凝土及碳纤维混凝土为例,根据混凝土层间接触电阻的变化,对剪切荷载及弯曲荷载作用下的混凝土界面粘接性能及剪切强度进行电学参数变化实验.实验结果表明:素混凝土层间接触电阻随着层间粘接松动而增大,当发... 详细信息

以由碳纤维布作为界面层的混凝土及碳纤维混凝土为例,根据混凝土层间接触电阻的变化,对剪切荷载及弯曲荷载作用下的混凝土界面粘接性能及剪切强度进行电学参数变化实验.实验结果表明:素混凝土层间接触电阻随着层间粘接松动而增大,当发生粘接破坏时,则急剧增大;碳纤维混凝土层间接触电阻随着剪切强度的增大而增大,发生剪切破坏时,则急剧增大;碳纤维混凝土层间接触电阻的敏感性比素混凝土层间接触电阻对界面粘接及剪应力的敏感性要好,低应力作用下,碳纤维混凝土层间接触电阻随应力明显变化.

关键词：混凝土结构力学性能碳纤维(毡) 电学表征