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钢板脆性断裂扩展——中止特性的小尺寸试验的发展——关于楔形双悬臂梁试验

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钢铁研究情报 1979年第Z1期 113-122页

作者：李绵治

创制改进的双悬臂梁试验是为了估计钢板的脆性断裂扩展——中止特性。试样是楔形和深侧槽的,在裂缝尖端有焊珠作为开断裂源。用九种钢板作楔形双悬臂梁试验和众所周知的大尺寸的双拉伸试验。对所获的结果进行相互比较。两种试验结果存... 详细信息

创制改进的双悬臂梁试验是为了估计钢板的脆性断裂扩展——中止特性。试样是楔形和深侧槽的,在裂缝尖端有焊珠作为开断裂源。用九种钢板作楔形双悬臂梁试验和众所周知的大尺寸的双拉伸试验。对所获的结果进行相互比较。两种试验结果存在着良好的一致性。因此证明,楔形双悬臂梁试验可以代替双拉伸试验,这是一种有用的大尺寸试验。

关键词：厚钢板 DCB 小尺寸试验脆性断裂拉伸试验抗拉试验材料试验楔形双悬臂梁试验

纳米ZnO树脂薄膜提升CFRP层合板层间断裂性能研究

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复合材料科学与工程 2024年

作者：杜徐玮牛雪娟天津工业大学机械工程学院天津市现代机电装备技术重点实验室

碳纤维/聚合物基复合材料（CFRP）层合板由于法向刚度远低于面内刚度，当受到面外载荷作用时，极易发生损伤失稳。为了对厚度方向进行增韧，研究了改性纳米ZnO增韧薄膜对CFRP层合板力学性能的影响。首先使用偶联剂对纳米氧化锌进行改性... 详细信息

碳纤维/聚合物基复合材料（CFRP）层合板由于法向刚度远低于面内刚度，当受到面外载荷作用时，极易发生损伤失稳。为了对厚度方向进行增韧，研究了改性纳米ZnO增韧薄膜对CFRP层合板力学性能的影响。首先使用偶联剂对纳米氧化锌进行改性，得到改性后的纳米氧化锌并将不同质量分数（0～4%）的改性纳米ZnO颗粒在固化剂的作用下混合加入环氧树脂中，在复合材料试件的两个界面之间形成了具有不同层间性能的粘结膜，并应用于端部缺口弯曲（ENF）和双悬臂梁（DCB）试验。建立了一系列有限元模型，并结合实验数据确定的模型参数对改性纳米ZnO和固化剂的影响进行了分析。结果表明，对于增韧梁（含4wt.%改性纳米ZnO和2wt.%GEL2-BS），ENF试验和DCB试验的临界载荷分别增加了30.25%和68.40%。

关键词：粘结膜改性纳米ZnO颗粒界面增韧端部缺口弯曲试验双悬臂梁试验

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复合材料圆柱壳体的层间断裂韧性分析

科技资讯 2024年第12期22卷 81-83页

作者：贾力伟李武胜核工业理化工程研究院天津300180 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150006

针对复合材料圆筒的层间性能分析,通过双悬臂梁试验(Double Cantilever Beam,DCB),得到了复合材料I型层间开裂与载荷对应关系,并根据GIC计算公式得到了材料I型断裂韧性。通过三点弯试验(EndNotched Flexure,ENF),计算了材料II型断裂韧... 详细信息

针对复合材料圆筒的层间性能分析,通过双悬臂梁试验(Double Cantilever Beam,DCB),得到了复合材料I型层间开裂与载荷对应关系,并根据GIC计算公式得到了材料I型断裂韧性。通过三点弯试验(EndNotched Flexure,ENF),计算了材料II型断裂韧性。建立了有限元模型,将I型断裂韧性、II型断裂韧性代入材料本构模型参数,对该结构层间性能设计与评估提出理论指导。

关键词：复合材料层间强度断裂韧性双悬臂梁试验三点弯曲试验

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集成竹Ⅰ型层间断裂特性试验研究与数值分析

建筑结构学报 2023年第1期44卷 280-288页

作者：刘燕燕黄东升盛宝璐南京林业大学国家工程中心江苏南京210037 南京林业大学土木工程学院江苏南京210037

针对集成竹Ⅰ型层间断裂问题开展了双悬臂梁(DCB)断裂试验研究,并采用虚拟裂纹闭合法(VCCT)与内聚力模型(CZM)对其断裂行为进行了数值分析,通过试验验证了两种方法用于模拟集成竹Ⅰ型层间断裂行为的有效性。其中,CZM中考虑了裂纹尖端内... 详细信息

针对集成竹Ⅰ型层间断裂问题开展了双悬臂梁(DCB)断裂试验研究,并采用虚拟裂纹闭合法(VCCT)与内聚力模型(CZM)对其断裂行为进行了数值分析,通过试验验证了两种方法用于模拟集成竹Ⅰ型层间断裂行为的有效性。其中,CZM中考虑了裂纹尖端内聚力的退化,可有效模拟材料断裂过程中的非线性行为;而VCCT基于线弹性断裂力学,无法考虑断裂中的非线性,但采用VCCT的分析结果相对稳定,易收敛,适用于材料断裂非线性不明显的情况。通过CZM,进一步考察了双悬臂梁宽度对Ⅰ型断裂韧度的影响。结果表明:材料Ⅰ型断裂韧度随梁宽度增大呈现减小的趋势;宽度达到55 mm以上时,裂纹尖端应力场受平面应变状态主导,应变能释放率趋于稳定值0.539 5 N/mm。

关键词：集成竹虚拟裂纹闭合法内聚力模型双悬臂梁试验数值模拟层间断裂特性

基于贝叶斯推断的复合材料层间内聚力模型参数反演

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机械工程学报 2022年第6期58卷 110-118页

作者：赵文滔杨颜志王长焕鞠雪梅严刚南京航空航天大学机械结构力学与控制国家重点实验室南京210016 上海宇航系统工程研究所上海201109 上海市空间飞行器机构重点实验室上海201109

复合材料因为比强度大、比刚度高、可设计性强等优点,在航空航天等领域被广泛应用,其主要的损伤模式为分层损伤。内聚力模型可以很好地模拟复合材料的分层损伤,被广泛应用于复合材料结构设计和分析,因此准确确定内聚力模型参数对计算结... 详细信息

复合材料因为比强度大、比刚度高、可设计性强等优点,在航空航天等领域被广泛应用,其主要的损伤模式为分层损伤。内聚力模型可以很好地模拟复合材料的分层损伤,被广泛应用于复合材料结构设计和分析,因此准确确定内聚力模型参数对计算结果的可靠性具有重要作用。通过复合材料双悬臂梁试验获取载荷-位移数据信息,结合对应的有限元模型,分别采用双线性和指数型内聚力模型,基于贝叶斯推断方法反演确定层间内聚力参数的概率分布。数值仿真和试验结果表明,两种内聚力模型对断裂韧性的识别结果影响较小,而对界面强度的识别结果影响较大;贝叶斯推断能够考虑模型误差和测量噪声等不确定性因素,反演得到的参数信息比确定性方法更丰富,可以对结果进行不确定性分析。

关键词：贝叶斯推断内聚力模型参数反演双悬臂梁试验不确定性

基于数字图像相关的粘接界面内聚力模型参数反演识别

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机械设计 2023年第S2期40卷 14-19页

作者：杨弘凡李达夏焕雄刘检华敖晓辉北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京理工大学唐山研究院河北唐山063015

胶接装配具有结构简单、质量小、尺寸小、工艺性好等优点,但脱胶破坏等界面失效形式的出现对胶接结构的使用提出了挑战。内聚力模型可以有效表征粘接界面的损伤失效过程,其参数的准确获取对粘接结构的可靠性分析和设计具有重要意义。文... 详细信息

胶接装配具有结构简单、质量小、尺寸小、工艺性好等优点,但脱胶破坏等界面失效形式的出现对胶接结构的使用提出了挑战。内聚力模型可以有效表征粘接界面的损伤失效过程,其参数的准确获取对粘接结构的可靠性分析和设计具有重要意义。文中提出了一种基于数字图像相关技术、有限元模拟计算和智能优化算法相结合的内聚力模型参数反演识别方法。首先,采用数字图像相关技术获取双悬臂梁试件在拉伸断裂过程中的粘接区域位移场;其次,基于双线性内聚力模型,建立双悬臂梁试件拉伸断裂的有限元模型,并仿真获得双悬臂梁试件粘接界面开裂过程的位移场信息;最后,采用人工鱼群优化算法迭代试算双线性内聚力模型参数,直至有限元仿真的位移场与数字图像相关技术获取的位移场之间的误差最小。

关键词：内聚力模型数字图像相关参数反演人工鱼群算法双悬臂梁试验

基于内聚力模型的铝/丁羟胶粘接界面力学研究

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固体火箭技术 2014年第2期37卷 241-246,252页

作者：韦震鞠玉涛周清春韩波南京理工大学机械工程学院南京210094

通过建立双线性内聚力模型,研究了Al/HTPB双悬臂梁形式粘接件的I型断裂行为,并通过数值仿真双悬臂梁载荷-位移曲线与试验曲线相匹配的分部反演数值方法,获得了双线性内聚力模型中的2个重要内聚参数。通过与线弹性断裂力学下经典梁理论... 详细信息

通过建立双线性内聚力模型,研究了Al/HTPB双悬臂梁形式粘接件的I型断裂行为,并通过数值仿真双悬臂梁载荷-位移曲线与试验曲线相匹配的分部反演数值方法,获得了双线性内聚力模型中的2个重要内聚参数。通过与线弹性断裂力学下经典梁理论方法得到的断裂韧性相比,表明反演获得的参数更加真实地反映了材料的粘接性质,并分析了经典梁理论方法得到的断裂韧性参数不准确的原因。通过Al/HTPB粘接件的单轴拉伸试验,对所建立的内聚力模型及获得的相关参数的正确性进行了验证。结果显示,所建立的内聚力模型能够很好地预测粘接件的力学行为,可作为HTPB推进剂进一步的细观力学研究的基础。

关键词： Al HTPB粘接内聚力模型 I型断裂双悬臂梁试验

在Ⅰ型模式下异型截面Z-pin增强效果的数值分析

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上海交通大学学报 2016年第2期50卷 169-175页

作者：金竹雨张晓晶上海交通大学航空航天学院上海200240

针对单根Z-pin拔出试验以及未增强/Z-pin增强的双悬臂梁(DCB)试验建立了三维有限元仿真模型.在拔出试验的模拟过程中,以静-动摩擦系数模拟Z-pin在基体中的脱胶-拔出过程,以计算所得桥联力作为输入参数,通过连接器模拟Z-pin在层合板中的... 详细信息

针对单根Z-pin拔出试验以及未增强/Z-pin增强的双悬臂梁(DCB)试验建立了三维有限元仿真模型.在拔出试验的模拟过程中,以静-动摩擦系数模拟Z-pin在基体中的脱胶-拔出过程,以计算所得桥联力作为输入参数,通过连接器模拟Z-pin在层合板中的桥联作用,得到了DCB试验的载荷-位移曲线.同时,将所建模型用于计算异型截面Z-pin的桥联力,以及异型截面Z-pin增强DCB试件的载荷,以定量分析Z-pin截面周长对其增强效果的影响.结果表明,所建立的有限元模型的模拟结果与实验值较吻合.

关键词：异型截面Z-pin 桥联力双悬臂梁试验摩擦系数连接器

新型轻木-GFRP夹芯板拉挤成型工艺及其界面性能

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复合材料学报 2014年第6期31卷 1428-1435页

作者：施冬刘伟庆齐玉军南京工业大学土木工程学院南京211816

选用无碱玻璃纤维束、短切纤维毡、不饱和树脂与泡桐木芯材,制备了轻木-玻璃纤维增强塑料(GFRP)夹芯板,对其拉挤工艺进行了研究。研究表明:设定模具加热温度(凝胶区)为160℃、选取的拉挤速率为10cm/min时,可制造得到表观性能良好的泡桐... 详细信息

选用无碱玻璃纤维束、短切纤维毡、不饱和树脂与泡桐木芯材,制备了轻木-玻璃纤维增强塑料(GFRP)夹芯板,对其拉挤工艺进行了研究。研究表明:设定模具加热温度(凝胶区)为160℃、选取的拉挤速率为10cm/min时,可制造得到表观性能良好的泡桐木-GFRP夹芯板。通过双悬臂梁(DCB)试验,在芯材表面开槽和不开槽2种情况下,研究了泡桐木与GFRP面层之间的界面黏结性能,并与真空导入工艺制作的夹芯板的界面黏结性能进行了对比。结果表明:拉挤工艺生产的泡桐木-GFRP夹芯板的界面黏结性能已达到甚至优于真空导入工艺生产的。芯材表面开槽可以有效提高试件的界面能量释放率,且对真空导入工艺制作的试件效果更为明显。在拉挤工艺中,树脂难以有效填充齿槽形成"树脂钉",故不能明显提高界面黏结力。在对界面性能要求不严格时,拉挤工艺中芯材表面可不开槽,以减少生产工序、降低生产难度。

关键词：拉挤成型工艺复合材料夹芯板双悬臂梁试验裂纹形态能量释放率