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武汉大学学报（理学版） 2022年第3期68卷 262-270页

作者：刘岩刘俨震长安大学建筑工程学院陕西西安710061

为了探究Kapton薄膜材料中心撕裂对其力学性能的影响,选取7种中心切缝角度(0°,15°,30°,45°,60°,75°,90°)和10种温度工况(−70,−40,−10,0,20,50,80,110,140,170℃)对Kapton薄膜材料沿机器展开方向(machine direction,MD)和与其垂直的方向(transverse direction,TD)进行单轴中心撕裂试验,获取了不同切缝角度和不同温度下的应力-应变曲线,并对其破坏机制进行了探讨。通过对试验现象和数据进行分析,结果表明:Kapton薄膜材料破坏是由裂缝的发展造成,破坏断面呈现出横向的“I”形和“Z”形,切缝缺陷和温度分别对Kapton薄膜材料的抗拉强度和断裂延伸率有着显著的影响;Griffith强度理论对Kapton薄膜材料的中心撕裂强度具有较好的预测。研究所得结论可为Kapton薄膜材料力学性能的研究积累基础数据,同时为充气天线结构的工程应用提供有益参考。

关键词： Kapton薄膜中心撕裂试验高低温切缝角度力学性能

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平流层飞艇蒙皮复合织物材料撕裂性能研究

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2020年第11期43卷 1456-1462页

作者：李帅陈永霖肖畅丁凯付功义上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

文章研究了一种新型平流层飞艇蒙皮材料的撕裂性能,采用单轴中心撕裂试验的方法,得到不同宽度、不同缺陷形式、不同缺陷尺寸试件的最大撕裂应力。试验结果表明:在试件宽度相同时,蒙皮材料的最大撕裂应力随着缺陷尺寸的增大而减小;在试... 详细信息

文章研究了一种新型平流层飞艇蒙皮材料的撕裂性能,采用单轴中心撕裂试验的方法,得到不同宽度、不同缺陷形式、不同缺陷尺寸试件的最大撕裂应力。试验结果表明:在试件宽度相同时,蒙皮材料的最大撕裂应力随着缺陷尺寸的增大而减小;在试件缺陷的等效长度相同时,蒙皮材料最大撕裂应力随着试件宽度增大而增大;在试件宽度与缺陷的等效长度保持不变时,不同缺陷形式对蒙皮材料的最大撕裂应力影响很小。采用扩展有限元的方法进行数值模拟,模拟的撕裂破坏过程与试验过程基本一致,且最大撕裂应力相近。最后,通过应力强度因子理论和泰勒经验公式计算最大撕裂应力,前者不适用于正交各向异性的复合织物膜材,后者对较宽试件的拟合结果较好。

关键词：平流层飞艇复合织物材料撕裂应力中心撕裂试验数值模拟

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平流层飞艇蒙皮复合织物材料撕裂性能研究

平流层飞艇蒙皮复合织物材料撕裂性能研究

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作者：李帅上海交通大学

学位级别：硕士

平流层飞艇在军事方面具有独特优势,可以利用长航时特点对指定区域进行持续监测并且能作为通信基站实现数据交换,是世界各国当前军用装备战略研究的热点内容。在实际工程中发现,飞艇蒙皮作为一种由高强度纤维编制而成的复合材料容易发... 详细信息

平流层飞艇在军事方面具有独特优势,可以利用长航时特点对指定区域进行持续监测并且能作为通信基站实现数据交换,是世界各国当前军用装备战略研究的热点内容。在实际工程中发现,飞艇蒙皮作为一种由高强度纤维编制而成的复合材料容易发生撕裂破坏且撕裂破坏多始于蒙皮材料的初始缺陷位置。而在蒙皮的编织、飞艇的组装及工作过程中很有可能会产生各种形式的缺陷,缺陷处的尖端纱线破坏将逐步引起裂缝的持续扩展,最终将导致飞艇蒙皮结构失效。因而系统性地研究在多种裂纹或缺口形式下蒙皮的撕裂强度是非常关键的。本文以一种新型轻质高强的飞艇蒙皮材料为研究对象,采用单轴、双轴中心缺陷撕裂试验、扩展有限元模拟、理论计算方法对蒙皮材料的撕裂性能进行了系统性研究。首先,通过单轴拉伸强度试验测量该种蒙皮材料的强度,同时根据试验所得应力-位移曲线验证蒙皮材料经纬向编织规律;通过单轴拉伸循环加载试验及散斑测量方法得到多次循环加载下的应力-位移曲线并采用线性拟合方法计算出蒙皮材料弹性模量。其次,采用单轴中心缺陷撕裂试验研究了不同切缝长度、不同试件宽度、不同缺陷形式对飞艇蒙皮材料最大撕裂应力的影响。结果表明,单轴拉伸情况下飞艇蒙皮材料的撕裂过程大致可以划分为初始加载阶段、缺陷张开阶段、缺陷扩展阶段和撕裂破坏阶段;在试件宽度相同时,蒙皮材料的最大撕裂应力随着切缝尺寸的增大而减小;在试件的切缝长度相同时,蒙皮材料最大撕裂应力随着试件宽度增大而增大。在试件宽度且缺陷的等效长度保持不变时,不同缺陷形式对蒙皮材料的最大撕裂应力影响很小。通过双轴拉伸中心缺陷撕裂试验得到不同应力比加载状态下的试件最大撕裂应力。结果表明,单轴试件的最大撕裂应力比双轴试件最大撕裂应力更高,双轴撕裂试件在不同应力比加载状态下的最大撕裂应力差别不明显。最后,对单轴、双轴中心撕裂试件进行了扩展有限元分析,其中包括单轴切缝缺陷、圆形缺陷、正方形缺陷试件撕裂过程的模拟,也涵盖了双轴不同应力比加载状态下试件的撕裂过程模拟。结果表明,采用扩展有限元方式模拟出的飞艇蒙皮材料撕裂破坏过程可以像试验一样划分为四个阶段;通过扩展有限元对单轴中心撕裂试件模拟得到的应力-位移曲线与试验相近。此外,还采用应力强度因子理论和泰勒经验公式,对试件进行了理论计算层面的分析,结果表明,应力强度因子理论不适用于正交各项异性的复合织物蒙皮材料,泰勒经验公式对较宽试件的拟合结果较好。

关键词：飞艇蒙皮材料中心撕裂试验撕裂应力数值模拟理论计算

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建筑膜材的撕裂性能研究

建筑膜材的撕裂性能研究

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第十七届空间结构学术会议

作者：孙晓颖王腾飞武岳哈尔滨工业大学结构灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨工业大学土木工程学院

为研究建筑膜材的撕裂性能,本文以PTFE、PVC两种膜材为试验对象,进行建筑膜材的中心撕裂性能试验研究,测定了两种建筑膜材在单轴撕裂状态下的切缝扩展过程及剩余强度。试验发现,加载速率对建筑膜材撕裂性能的影响较小,膜材的撕裂性能随... 详细信息

为研究建筑膜材的撕裂性能,本文以PTFE、PVC两种膜材为试验对象,进行建筑膜材的中心撕裂性能试验研究,测定了两种建筑膜材在单轴撕裂状态下的切缝扩展过程及剩余强度。试验发现,加载速率对建筑膜材撕裂性能的影响较小,膜材的撕裂性能随切缝宽度的增大而减小,随切缝角度的增加而增加,进而得到剩余强度与影响因素的经验关系。同时,建筑膜材具有显著的尺寸效应,在试件缝宽比一定时,其剩余强度随尺寸的增加而大幅度降低。

关键词：建筑膜材中心撕裂试验剩余强度

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