检索结果-南通市图书馆

偏轴载荷下连续SiC纤维增强钛基复合材料的拉伸行为研究

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航空制造技术 2024年第8期67卷 45-53页

作者：王敏涓陈永刚齐金磊孙光耀王宝黄旭黄浩中国航发北京航空材料研究院北京100095 中国航空发动机集团先进钛合金重点实验室北京100095 泰科信(北京)科技有限公司北京100085

连续SiC纤维增强钛基(SiCf/Ti)复合材料是未来高性能动力装置的关键材料之一。针对SiCf/Ti复合材料中纤维与试样轴向载荷常存在一定偏轴角度的问题,通过室温拉伸、有限元模拟和断口表征研究了偏轴角度对SiCf/TC17复合材料力学性能和失... 详细信息

连续SiC纤维增强钛基(SiCf/Ti)复合材料是未来高性能动力装置的关键材料之一。针对SiCf/Ti复合材料中纤维与试样轴向载荷常存在一定偏轴角度的问题,通过室温拉伸、有限元模拟和断口表征研究了偏轴角度对SiCf/TC17复合材料力学性能和失效机理的影响。根据SiCf/TC17复合材料力学性能、断口形貌和应力分布可以定义一个临界偏轴角度,其数值约为1°。结果表明,随偏轴角度的增加,复合材料试样的抗拉强度下降,且当偏轴角度超过临界值时,抗拉强度下降速率增加。复合材料的失效机制与偏轴角度相关,当偏轴角度小于临界值时,试样断口由数个平坦的断面组成,纤维拔出和界面开裂程度都较低,纤维断面基本垂直于轴线,为典型的正应力断裂形貌;当偏轴角度大于临界值时,断口的起伏程度增加,纤维拔出和界面开裂现象都更加明显,部分纤维开始出现剪切断裂,表明拉剪耦合在断裂中起到重要作用。因此,对于SiCf/TC17复合材料轴向试样而言,应将纤维与试样整体的偏轴角度控制在临界值内,以获得有效的性能测试数据。

关键词：钛基复合材料 SiC纤维偏轴拉伸断口形貌临界偏轴角度

基于声发射技术的T800碳纤维复合材料拉伸失效机制分析

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固体火箭技术 2024年第3期47卷 411-420页

作者：董少静李凯丁文辉王立强申秀丽北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 航天动力技术研究院西安710025 西安航天动力技术研究所西安710025

为揭示固体火箭发动机碳纤维缠绕复合材料壳体多载荷工况下的失效机理,开展了单向T800碳纤维复合材料试件不同偏轴角度下的拉伸实验。利用声发射(AE)无损测试技术获得了试件完整波形信号,结合Pearson相关系数选取了AE信号的特征参数,通... 详细信息

为揭示固体火箭发动机碳纤维缠绕复合材料壳体多载荷工况下的失效机理,开展了单向T800碳纤维复合材料试件不同偏轴角度下的拉伸实验。利用声发射(AE)无损测试技术获得了试件完整波形信号,结合Pearson相关系数选取了AE信号的特征参数,通过K-means聚类算法对AE信号进行了聚类分析,同时结合扫描电镜(SEM)拍摄的微观断口形貌将不同的损伤机制与声发射聚类组对应。进一步利用代表性体积单元并结合渐进损伤方法,实现了单向复合材料损伤过程的数值模拟。分析结果表明,AE信号的峰值频率与幅值两类参数的相关系数低于0.2。采用二者对AE信号进行聚类分析,同时结合数值仿真获得的应力-应变曲线,发现纤维断裂峰值频率最高,基体开裂峰值频率居中,界面脱粘峰值频率最低,试件宏观破坏时的AE信号幅值最高。

关键词：碳纤维复合材料固体火箭发动机纤维缠绕壳体声发射偏轴拉伸聚类分析渐进损伤

单向热塑性复合材料层压板偏轴拉伸试验及其数值模拟

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上海交通大学学报 2023年第2期57卷 201-212页

作者：张健陈秀华陈勇范寅上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 上海交通大学航空航天学院上海200240

AS4/PEEK作为一种高性能的热塑性复合材料在航空航天、军事和汽车等领域应用广泛.对不同角度的单向AS4/PEEK层压板进行偏轴拉伸试验,获得了相应的应力-应变曲线、拉伸强度和断裂面角度.在数值模拟中,采用单参数三维塑性模型描述AS4/PEE... 详细信息

AS4/PEEK作为一种高性能的热塑性复合材料在航空航天、军事和汽车等领域应用广泛.对不同角度的单向AS4/PEEK层压板进行偏轴拉伸试验,获得了相应的应力-应变曲线、拉伸强度和断裂面角度.在数值模拟中,采用单参数三维塑性模型描述AS4/PEEK的非线性力学行为,模型中的塑性参数使用信任域反射算法得到.结合LaRC05准则和裂纹带理论开发了基于Abaqus的用户材料子程序VUMAT,并将其应用于偏轴拉伸的数值模拟.结果显示该三维弹塑性损伤本构模型能够较准确地模拟AS4/PEEK的塑性效应,且预测的拉伸强度与试验结果吻合良好.本文提出的三维弹塑性损伤模型为热塑性复合材料塑性变形和损伤的综合分析提供了一种准确且有效的方法.

关键词： AS4/PEEK 偏轴拉伸塑性模型 LaRC05准则裂纹带理论

含孔隙缺陷三维五向编织复合材料偏轴拉伸力学性能分析

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北京航空航天大学学报 2022年第4期48卷 569-577页

作者：杨志贤张明李昂张超江苏大学机械工程学院镇江212013

针对孔隙缺陷对材料力学性能的重要影响,在材料细观模型中引入随机分布的孔隙缺陷,研究了含孔隙缺陷三维五向编织复合材料的偏轴拉伸力学性能。基于2种典型编织角试件,讨论了孔隙率对材料正轴力学性能的影响,通过与实验数据对比,确定了... 详细信息

针对孔隙缺陷对材料力学性能的重要影响,在材料细观模型中引入随机分布的孔隙缺陷,研究了含孔隙缺陷三维五向编织复合材料的偏轴拉伸力学性能。基于2种典型编织角试件,讨论了孔隙率对材料正轴力学性能的影响,通过与实验数据对比,确定了材料的孔隙率。结合周期性边界条件施加偏轴拉伸载荷,获取了不同偏轴角度下材料的应力-应变曲线,并预测了材料的强度性能。模拟了典型偏轴角度下材料的细观损伤起始、演化过程,分析了材料的失效机理,为其他复合材料结构孔隙缺陷问题及偏轴载荷问题数值分析提供了一定的参考。

关键词：三维五向编织复合材料孔隙缺陷偏轴拉伸有限元分析

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复合材料单向板偏轴拉伸试验方法的研究

工程塑料应用 2023年第5期51卷 116-121页

作者：刘璐马一凡西北工业大学航空学院西安710072 西安航空学院飞行器学院西安710077

通过复合材料单向板的偏轴拉伸试验可以获得材料在拉伸和剪切应力作用下的力学响应,对于研究复合材料的损伤和失效行为有重要意义。研究了聚醚醚酮(PEEK)/碳纤维(CF)单向板偏轴拉伸试件以及加强片的形式。结合理论分析,提出了一种带斜... 详细信息

通过复合材料单向板的偏轴拉伸试验可以获得材料在拉伸和剪切应力作用下的力学响应,对于研究复合材料的损伤和失效行为有重要意义。研究了聚醚醚酮(PEEK)/碳纤维(CF)单向板偏轴拉伸试件以及加强片的形式。结合理论分析,提出了一种带斜角的加强片形式,并确定了不同偏轴角度下理想的加强片倾斜角度。结合有限元建模分析,对比了不同加强片形式对偏轴拉伸试件的应力场和变形场分布的影响。结果显示,使用方形加强片的试件在偏轴拉伸过程中由于偏轴应力影响,出现应力集中并导致弯曲变形。使用斜形加强片可有效消除试件中的弯矩和应力集中现象。为避免斜形加强片尖端在加载过程中发生脱黏,进一步提出了对斜形加强片尖端进行倒圆角的优化方法,并通过有限元建模分析了优化后加强片附近的应力场分布,与使用未倒角加强片的试件对比发现,对于偏轴角度小于30°的试件,所获得的各方向最大应力相差不大,可采用斜形加强片并倒圆角,以获得更准确的试验数据。该设计有效改善了加强片尖端处的应力集中问题。

关键词：纤维增强复合材料偏轴拉伸加强片有限元分析

2D-C/SiC复合材料偏轴拉伸力学行为研究

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材料工程 2017年第7期45卷 91-96页

作者：王波吴亚波郭洪宝贾普荣李俊西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072

通过对2D-C/SiC复合材料试件进行不同偏轴角度的拉伸实验,研究了偏轴角度对材料拉伸力学特性的影响。通过应变片分别测得了材料加载方向和纤维束方向上的应力-应变行为,对比分析了偏轴角度对上述应力-应变行为的影响;并结合试件断口扫... 详细信息

通过对2D-C/SiC复合材料试件进行不同偏轴角度的拉伸实验,研究了偏轴角度对材料拉伸力学特性的影响。通过应变片分别测得了材料加载方向和纤维束方向上的应力-应变行为,对比分析了偏轴角度对上述应力-应变行为的影响;并结合试件断口扫描电镜照片,阐释了纤维束方向上拉伸和剪切损伤间的相互耦合效应。实验结果表明,材料的拉伸模量和强度随偏轴角度的增大出现明显下降;材料纤维束方向上的拉伸损伤和剪切损伤具有显著的相互促进作用。最后,以材料0°拉伸和45°拉伸实验数据为基础,建立了材料的偏轴拉伸应力-应变行为预测模型,模型预测结果与实验结果吻合较好。

关键词： 2D-C/SiC复合材料偏轴拉伸应力-应变行为损伤耦合预测模型

不平衡2.5D碳纤维机织预制体偏轴拉伸性能

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复合材料学报 2020年第2期37卷 293-301页

作者：关留祥李嘉禄焦亚男杨志房倩倩天津工业大学纺织科学与工程学院复合材料研究所先进纺织复合材料教育部重点实验室

通过偏轴拉伸实验研究了因纱线细度变化而引起的不平衡2.5D碳纤维机织预制体(2.5D CFWPs)的面内剪切变形性能,实验材料包括4组不平衡2.5D CFWPs试样和1组平衡2.5D CFWPs试样。观察了不平衡2.5D CFWPs试样的典型宏观变形形貌和细观结构变... 详细信息

通过偏轴拉伸实验研究了因纱线细度变化而引起的不平衡2.5D碳纤维机织预制体(2.5D CFWPs)的面内剪切变形性能,实验材料包括4组不平衡2.5D CFWPs试样和1组平衡2.5D CFWPs试样。观察了不平衡2.5D CFWPs试样的典型宏观变形形貌和细观结构变化;对比了不平衡试样和平衡试样的剪切角和拉伸载荷变化;通过归一化处理,详细分析了纱线细度对预制体面内剪切变形的影响。结果表明:不平衡2.5D CFWPs试样典型变形形貌呈左右不对称形态,且纱线呈"S"型或"Z"型抽拔;经纬纱细度组合为792 tex×396 tex(表示经纱细度为792 tex,纬纱细度为396 tex)和396 tex×792 tex的不平衡2.5D CFWPs试样的偏轴拉伸性能基本相同,另两组不平衡试样(经纬纱细度组合为198 tex×792 tex和792 tex×198 tex)的偏轴拉伸性能也基本相同;平衡试样的拉伸载荷明显大于不平衡试样,在达到剪切锁紧后,平衡试样载荷快速上升,不平衡试样载荷上升缓慢;对拉伸载荷归一化处理后,剪切角小于20.81°时, 5组2.5D CFWPs试样剪切力基本相同,在20.81°~30.02°时, 4组不平衡试样剪切力基本相同。

关键词： 2.5D机织预制体偏轴拉伸变形剪切角

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竹束杨木单板复合板偏轴拉伸力学性能研究

材料导报 2016年第18期30卷 159-163页

作者：李海栋陈复明程海涛王戈国际竹藤中心北京100102

为了研究结构用板材——竹束杨木复合板在偏轴拉伸条件下的性能,采用与主纤维方向成0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°共7种角度试样进行拉伸试验,得到7组试验的破坏模式、荷载-位移曲线、拉伸模量和强度。基于Hankinsion公式和T... 详细信息

为了研究结构用板材——竹束杨木复合板在偏轴拉伸条件下的性能,采用与主纤维方向成0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°共7种角度试样进行拉伸试验,得到7组试验的破坏模式、荷载-位移曲线、拉伸模量和强度。基于Hankinsion公式和Transformation law公式分析了竹束杨木复合板的偏轴模量,基于Hankinsion公式、最大应力(Maximum stress)理论、蔡-希尔(Tsai-Hill)强度理论和双曲线(Hyperbolic)公式对复合板材的拉伸强度进行分析。结果表明:竹束杨木复合板在偏轴拉伸情况下,主要出现纤维拉断破坏、剪切破坏和横纹拉伸破坏3种破坏模式。竹束杨木复合板的偏轴模量和偏轴强度均在45°时最低。Hankinsion公式和Transformation law公式均在不同程度上高估了竹束杨木复合板的偏轴拉伸模量,最大应力理论和Tsai-Hill强度理论在一定程度上能够预测这类板材的强度,但存在一定的差异,而改进的Hankinsion公式更能准确地预测竹束杨木复合板的偏轴拉伸模量和强度。

关键词：竹束杨木复合板偏轴拉伸拉伸模量拉伸强度

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广角机织物的织造工艺及其偏轴拉伸力学性能

纺织学报 2020年第8期41卷 27-31,44页

作者：张祝辉张典堂钱坤徐阳陆健生态纺织教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122 江苏锦竹工业用布有限公司江苏泰州215300

为开发适用于不同应用领域的产业用纺织品,在对原有普通剑杆织机改进的基础上,探讨了广角机织物的织造工艺,织造了经纱和纬纱夹角为120°的涤/棉平纹广角机织物。借助万能材料试验机研究了普通涤/棉正交织物和广角机织物不同偏轴方向的... 详细信息

为开发适用于不同应用领域的产业用纺织品,在对原有普通剑杆织机改进的基础上,探讨了广角机织物的织造工艺,织造了经纱和纬纱夹角为120°的涤/棉平纹广角机织物。借助万能材料试验机研究了普通涤/棉正交织物和广角机织物不同偏轴方向的拉伸力学性能,获得了其应力-应变曲线和特征值变化规律,并分析了其变形及失效模式。结果表明:对于普通正交机织物和广角机织物,其拉伸断裂强力均呈现出明显的极轴特性;在断裂强力相同的情况下,与普通正交机织物相比,广角机织物纬向的断裂伸长率提高了30%,经、纬向弹性模量分别提高了42%和79%,展现出优异的强度和变形特征。

关键词：广角机织物机织工艺涤/棉混纺纱偏轴拉伸剑杆织机拉伸力学性能