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三维角联锁机织铝基复合材料面内拉伸力学行为与失效机制

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复合材料学报 2021年第9期38卷 2989-2999页

作者：王忠远蔡长春王振军熊博文杨伟徐志锋余欢南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063 中国直升机设计研究所景德镇333001

针对真空压力浸渗法制备的三维角联锁机织铝基复合材料,采用细观力学有限元模拟与试验结合的方法研究了其面内拉伸变形损伤与断裂力学行为。结果表明:复合材料拉伸应力-应变曲线的计算与试验结果吻合较好,经(纬)向拉伸初始弹性模量、极... 详细信息

针对真空压力浸渗法制备的三维角联锁机织铝基复合材料,采用细观力学有限元模拟与试验结合的方法研究了其面内拉伸变形损伤与断裂力学行为。结果表明:复合材料拉伸应力-应变曲线的计算与试验结果吻合较好,经(纬)向拉伸初始弹性模量、极限强度和断裂应变的计算误差分别为3.96%(1.11%)、1.40%(6.86%)和-5.49%(3.73%);经向拉伸载荷作用下,经纱界面及其邻近基体合金先后发生损伤,随拉伸应变增加损伤累积和交互作用依次引发界面、基体和纬纱失效,变形后期经纱的断裂最终导致复合材料经向拉伸失效;纬向拉伸变形前期,经纱界面和经纬纱之间薄弱的基体合金相继产生损伤和失效现象,经纱在变形中期即出现横向破坏,起主要承载作用的纬纱轴向断裂是纬向拉伸的主要失效机制,由于三维角联锁机织体中纬纱体分远低于经纱,复合材料纬向拉伸模量和强度分别仅为经向的81.8%和56.5%。

关键词：三维角联锁织物铝基复合材料力学行为损伤演化失效机制数值模拟

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复合材料层合板自由边缘冲击失效机制

复合材料学报 2023年第10期40卷 5932-5946页

作者：钟小丹李朝阳李念叶强居程沈阳飞机设计研究所沈阳110035 南京工业大学机械与动力工程学院南京211816 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

低速冲击复合材料层合板结构的自由边缘会严重威胁其安全性。本文对T700/YPH307复合材料层合板进行了边缘冲击试验与数值仿真研究。试验中通过目视检测、超声C扫描、电子显微观测及X-ray计算机断层扫描(CT)技术检测了层合板边缘冲击后... 详细信息

低速冲击复合材料层合板结构的自由边缘会严重威胁其安全性。本文对T700/YPH307复合材料层合板进行了边缘冲击试验与数值仿真研究。试验中通过目视检测、超声C扫描、电子显微观测及X-ray计算机断层扫描(CT)技术检测了层合板边缘冲击后的损伤状态,揭示了不同边缘冲击能量下,材料内部损伤的三维空间分布形貌。基于Mohr失效面理论,建立了一种考虑各向异性材料断裂面角度的连续介质损伤力学模型,同时结合内聚力模型综合表征了层合板边缘受低速冲击时层内纤维基体损伤与层间分层的起始、扩展和耦合细节。数值预测结果与试验值吻合较好,表明边缘冲击失效机制主要包括两种典型特征,即极限冲击力时形成冲头下方局部碎片楔及稳定波动阶段因楔入作用造成的外侧子层弯曲断裂。此外,边缘冲击能量越高,层合板内部损伤越严重,而铺层顺序对边缘冲击响应与损伤形貌影响相对有限。

关键词：复合材料边缘冲击失效机制连续介质损伤力学模型损伤重构

碳纤维增强树脂基复合材料层合板胶螺混合连接失效机制

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复合材料学报 2023年第1期40卷 590-600页

作者：刘礼平段科好徐卓冯振宇蔺越国郑亦媚宋肖肖中国民航大学航空工程学院天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300

为研究碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层合板单搭接双螺栓胶螺混合连接失效机制,采用基于断裂能断裂准则的连续渐进退化方式,仿真CFRP层合板刚度退化,采用基于能量的B-K准则仿真胶层的损伤演化,建立胶螺混合连接结构渐进损伤三维有限... 详细信息

为研究碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层合板单搭接双螺栓胶螺混合连接失效机制,采用基于断裂能断裂准则的连续渐进退化方式,仿真CFRP层合板刚度退化,采用基于能量的B-K准则仿真胶层的损伤演化,建立胶螺混合连接结构渐进损伤三维有限元模型,有限元模型预测的最大失效载荷与实验结果吻合较好。搭接长度L_(a)为影响胶螺混合接头刚度和强度的重要几何参数,螺栓的位置不会明显影响接头的刚度,粘结面积越大,强度越大。胶螺混合接头在拉伸载荷作用下,由于二次弯曲效应的影响,螺栓向左倾斜,搭接区域的胶层损伤起始于搭接区域胶层外侧,并由外侧向内部扩展到钉孔附近,当胶层损伤扩展到钉孔附近时,螺栓承载增加,胶层和螺栓共同承载,此时CFRP层合板开始出现损伤;最终,左侧钉孔处的上层合板和右侧钉孔处的下层合板产生分层损伤并发生断裂。

关键词：碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP) 胶螺混合连接失效机制有限元分析二次弯曲效应

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Ag-IPMC物质组分变化及失效机制

稀有金属材料与工程 2016年第3期45卷 650-655页

作者：徐岩赵刚朱玉敏孙壮志隋智阳哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工程大学工程训练中心黑龙江哈尔滨150001

为了明确IPMC的失效机制,提高其使用寿命,以制备的Ag-IPMC为研究对象,对Ag-IPMC失效前、后的表面物质组分变化进行分析。采用能谱仪对选取的3处新制Ag-IPMC样件表面和5处失效Ag-IPMC样件表面进行能谱分析,分析Ag-IPMC样件失效前后其表... 详细信息

为了明确IPMC的失效机制,提高其使用寿命,以制备的Ag-IPMC为研究对象,对Ag-IPMC失效前、后的表面物质组分变化进行分析。采用能谱仪对选取的3处新制Ag-IPMC样件表面和5处失效Ag-IPMC样件表面进行能谱分析,分析Ag-IPMC样件失效前后其表面物质组分的变化规律,研究Ag-IPMC表面物质组分变化对运动失效的影响。结果表明:新制的Ag-IPMC样件的表面Ag镀层中几乎没有Ag的氧化物存在,并且Ag镀层的导电性能优良,为基膜内离子的交换提供稳定的电场环境;失效的Ag-IPMC样件表面Ag元素含量降低,在电流作用下镀层中的Ag与O和S发生反应,生成了氧化物和硫化物,使镀层结构产生类似于拉伸断裂的现象,从而增大了Ag-IPMC表面镀层的接触电阻,导致Ag-IPMC失效。

关键词： IPMC 物质组分能谱失效机制

TC4合金表面扩散渗硅涂层的高温氧化行为和失效机制

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稀有金属材料与工程 2021年第2期50卷 544-551页

作者：黄波李轩谢小青来升田进田伟柳忠彬四川轻化工大学机械工程学院四川自贡643000 钒钛资源综合利用四川省重点实验室四川攀枝花617000 中联西北工程设计研究院有限公司陕西西安710082

为提高钛合金的高温抗氧化性能,采用固体粉末扩散渗方法在其表面制备了扩散渗硅涂层,研究了涂层的组织结构、高温氧化行为和失效机制。结果表明,所制备涂层具有致密的多层梯度组织结构,主要由TiSi_(2)外层,TiSi中间层和Ti_(5)Si_(4)+Ti_... 详细信息

为提高钛合金的高温抗氧化性能,采用固体粉末扩散渗方法在其表面制备了扩散渗硅涂层,研究了涂层的组织结构、高温氧化行为和失效机制。结果表明,所制备涂层具有致密的多层梯度组织结构,主要由TiSi_(2)外层,TiSi中间层和Ti_(5)Si_(4)+Ti_(5)Si_(3)内层组成。高温氧化实验结果表明,涂层在850℃空气中氧化时表面形成了由SiO_(2)和TiO_(2)混合组成的保护膜,高温抗氧化性能优良;氧化过程中,涂层与基体合金中Si和Ti的互扩散引起氧化膜内TiO_(2)含量增加及Si源不足,导致氧化膜保护性变差;氧化产物与涂层之间较高的P-B比、氧化膜与涂层组织间热膨胀系数不匹配导致了氧化膜开裂和剥落。

关键词： TC4合金扩散渗硅涂层组织高温氧化失效机制

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等离子体处理木塑复合材的胶结耐水失效机制

建筑材料学报 2012年第6期15卷 798-802页

作者：邸明伟陶岩王辉张彦华东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150040

利用等离子体处理技术,对木粉/聚乙烯复合材料进行表面处理以改善其胶结性能.研究了等离子体处理后该木塑复合材料胶结接头的耐水性能,并利用接触角测试,SEM,FT-IR等分析手段对其表面性质进行了研究,探讨了胶结接头在水环境中的耐久失... 详细信息

利用等离子体处理技术,对木粉/聚乙烯复合材料进行表面处理以改善其胶结性能.研究了等离子体处理后该木塑复合材料胶结接头的耐水性能,并利用接触角测试,SEM,FT-IR等分析手段对其表面性质进行了研究,探讨了胶结接头在水环境中的耐久失效机制.结果表明:随着水浸时间的延长,等离子体处理木粉/聚乙烯复合材料表面接触角先升高而后降低,吸水量增加,且越来越粗糙,而表面的—OH,C—O,CO基团含量先降低而后增加;等离子体处理木粉/聚乙烯材料表面粗糙度、化学基团的变化以及材料的吸水均会对胶结接头水环境中的耐久性产生影响.

关键词：木粉聚乙烯复合材料等离子体表面处理耐水性失效机制

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基于概率分析的隔震结构失效机制研究

工程力学 2024年第11期41卷 88-102页

作者：刘慧鹏刘付钧宋孟燕周福霖广州大学工程抗震研究中心广州510006 北京构力科技有限公司北京100013 中国核电工程有限公司北京100840

隔震结构体系是近年来快速发展的建筑结构防灾减灾的重要手段,但其跟抗震结构体系有着不同的失效机制,需要结合上部结构失效、隔震层失效等方面进行研究。以提高隔震结构抗震性能为目标,该文提出从地震作用反应和结构抗力出发,基于概率... 详细信息

隔震结构体系是近年来快速发展的建筑结构防灾减灾的重要手段,但其跟抗震结构体系有着不同的失效机制,需要结合上部结构失效、隔震层失效等方面进行研究。以提高隔震结构抗震性能为目标,该文提出从地震作用反应和结构抗力出发,基于概率安全评价(Probability Safety Assessment,PSA)建立需求模型和失效概率模型,通过易损性分析讨论隔震结构四种失效模式的失效概率和最大破坏概率,找出结构最弱失效模式,并对模型薄弱位置进行优化,从而提高隔震结构的可靠度。以构造算例和工程算例为对象,建立需求函数、失效概率函数和最大破坏概率函数,研究其在不同地震水准下的失效机制,并做优化提升,表明了方法的可行性。

关键词：隔震结构破坏概率失效机制地震发生概率易损性分析

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高应力软岩巷道支护失效机制及控制研究

岩石力学与工程学报 2015年第9期34卷 1836-1848页

作者：李为腾李术才玄超王琦王新邵行山东科技大学山东省土木工程防灾减灾重点实验室山东青岛266590 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

为明确高应力软岩巷道支护失效机制,并验证新型支护形式的有效性,以赵楼煤矿1 000 m深井为工程背景,在现场监测围岩变形破坏及支护失效规律的基础上,通过对FLAC3D中beam单元的修正处理,实现拱架支护体系的精细化模拟,讨论支护强度等级(... 详细信息

为明确高应力软岩巷道支护失效机制,并验证新型支护形式的有效性,以赵楼煤矿1 000 m深井为工程背景,在现场监测围岩变形破坏及支护失效规律的基础上,通过对FLAC3D中beam单元的修正处理,实现拱架支护体系的精细化模拟,讨论支护强度等级(拱架形式)、地应力等级、围岩强度等级3个因素对巷道围岩变形量、塑性区范围、支护构件受力状态等的影响规律;在此基础上,分析高应力软岩巷道支护失效机制。对于高应力软岩巷道,锚网喷支护具有明显的局限性;而具有一定刚度和强度的拱架是一种行之有效的围岩控制途径。采用方形钢管约束混凝土拱架支护体系进行现场试验表明,新型高强拱架支护方式使得巷道围岩稳定性得到有效控制。

关键词：采矿工程高应力软岩巷道支护失效机制

水养护条件下磷酸氢二钾改性磷酸镁水泥的失效机制

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硅酸盐学报 2012年第12期40卷 1693-1698页

作者：刘凯姜帆张超张斌斌李东旭材料化学工程国家重点实验室南京工业大学材料科学与工程学院南京210009 中国建材检验认证集团苏州有限公司江苏苏州215008

磷酸氢二钾(dipotassium hydrogen phosphate,DPP)改性的磷酸镁水泥(magnesia-phosphate cement,MPC)在水养护时的主要失效特征为组分浸出和试件开裂。运用X射线衍射、热重–差示扫描量热分析、扫描电子显微镜、能谱仪和压汞实验等微观... 详细信息

磷酸氢二钾(dipotassium hydrogen phosphate,DPP)改性的磷酸镁水泥(magnesia-phosphate cement,MPC)在水养护时的主要失效特征为组分浸出和试件开裂。运用X射线衍射、热重–差示扫描量热分析、扫描电子显微镜、能谱仪和压汞实验等微观分析手段研究了MPC浆体在养护水中的浸出物性质和水侵蚀对MPC浆体结构的破坏作用。结果表明:养护水中的浸出物主要成分为MgKPO4.6H2O(MKP),组分浸出是MPC材料在水养护条件下的普遍特征;水化"未成熟"产物吸水后在浆体内部大孔(孔径>100nm)中生成大量膨胀性针状MKP结晶,结晶破坏是材料的主要失效机制。没有证据表明反应剩余的重烧氧化镁与材料的耐久性问题有关。

关键词：磷酸镁水泥磷酸氢二钾水养护条件失效机制浸出物开裂