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以界面不滑移条件求解单层复合材料的横向弹性模量

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应用力学学报 2020年第4期37卷 1823-1827,I0031页

作者：李艳茹王立强姜海波海军勤务学院海防工程系天津300450

对复合材料增强体和基体交界面的受力情况进行分析。根据交界面不会滑移的基本特点,假定增强体和基体沿交界面方向发生的应变相等,用解析法直接推导出单层复合材料的横向弹性模量计算公式。研究表明:横向弹性模量不仅是增强体、基体弹... 详细信息

对复合材料增强体和基体交界面的受力情况进行分析。根据交界面不会滑移的基本特点,假定增强体和基体沿交界面方向发生的应变相等,用解析法直接推导出单层复合材料的横向弹性模量计算公式。研究表明:横向弹性模量不仅是增强体、基体弹性模量与体积分数的函数,而且是增强体泊松比和基体泊松比的函数,但横向弹性模量的大小与增强体和基体的尺寸与形状无关;Reuss串联公式仅是该文公式的一个特例,前者只有在增强体和基体符合柔度的对称性条件下才成立。与一组实验数据进行对比分析,结果显示计算值与实验数据相对误差保持在10%以内。

关键词：复合材料横向弹性模量解析计算不滑移界面

一种预测单向玄武岩纤维复合材料横向弹性模量的方法

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玻璃钢／复合材料 2017年第2期 32-37页

作者：李祖湛郝志明贾彬李潘西南科技大学土木工程与建筑学院绵阳621900 中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳621900

根据单向玄武岩纤维复合材料中纤维排列方式,考虑几何对称性,并引入应变协调假设,提出了一种矩形代表性单元。根据代表性单元内纤维和基体的分布推导出单向玄武岩纤维复合材料的横向弹性模量。与实验、其他理论的结果比较表明,该代表性... 详细信息

根据单向玄武岩纤维复合材料中纤维排列方式,考虑几何对称性,并引入应变协调假设,提出了一种矩形代表性单元。根据代表性单元内纤维和基体的分布推导出单向玄武岩纤维复合材料的横向弹性模量。与实验、其他理论的结果比较表明,该代表性单元方法可以较好地预测单向玄武岩纤维复合材料的横向弹性模量。

关键词：玄武岩纤维复合材料代表性单元横向弹性模量

复合材料单向板横向弹性模量E_T的细观力学分析

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昆明工学院学报 1993年第5期18卷 57-63页

作者：郑辉中张向宏秦至武重庆建工学院昆明分院昆明工学院建工及力学系

单层板横向弹性模量主要由基体控制,然而纤维的存在制约了基体的变形,从而间接地影响着横向弹性模量.由于纤维的纵向弹性模量远远高于基体的弹性模量,基体的纵向变形受到了纤维的制约而处于面内二向应力状态.本文在矩形模型的基础上进... 详细信息

单层板横向弹性模量主要由基体控制,然而纤维的存在制约了基体的变形,从而间接地影响着横向弹性模量.由于纤维的纵向弹性模量远远高于基体的弹性模量,基体的纵向变形受到了纤维的制约而处于面内二向应力状态.本文在矩形模型的基础上进行了二向应力状态的修正.经与目前普遍认为可行的 Halpin-Tsai 半经验公式进行比较,二者具有同等的精确性,而本文在理论上和逻辑上更具有简单性和合理性.

关键词：复合材料横向弹性模量细观力学

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单向板横向弹性模量疲劳退化规律研究

单向板横向弹性模量疲劳退化规律研究

第十八届全国疲劳与断裂学术会议

作者：单先阳吴富强南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室

随着人们对复合材料疲劳破坏机理认识的加深,以及现代数字计算技术的快速发展,采用数值仿真方法来模拟分析复合材料疲劳失效过程是当前复合材料疲劳问题研究的一个热点,而准确的仿真模拟需要获知复合材料力学性能疲劳退化的量化规律。... 详细信息

随着人们对复合材料疲劳破坏机理认识的加深,以及现代数字计算技术的快速发展,采用数值仿真方法来模拟分析复合材料疲劳失效过程是当前复合材料疲劳问题研究的一个热点,而准确的仿真模拟需要获知复合材料力学性能疲劳退化的量化规律。本文以复合材料单向板为研究对象,分析研究单向板横向弹性模量E的疲劳退化规律。论文首先从复合材料疲劳破坏模式入手分析了影响材料横向弹性模量E疲劳衰减的各种因素。大量实验表明疲劳载荷大小、纤维的铺设角度是影响复合材料疲劳寿命的主要因素。其中,材料所受的载荷越大,基体缺陷部位越容易开裂,形成微裂纹并加快裂纹的扩展,载荷的大小加快了复合材料内部裂纹的扩展速率,横向弹性模量E退化也越快。单向板纤维铺设角度越大,垂直纤维方向的应力越大,基体内部裂纹尖端更易产生张开位移,裂纹也更容易沿纤维方向扩展同时削弱了纤维对裂纹扩展方向的阻碍作用,横向弹性模量E退化率也越大。在复合材料整个疲劳加载退化过程中,随着加载次数的增加单向板会发生基体失效、基纤剪切破坏以及纤维断裂三种失效模式。这些失效模式的发生均会使E不断累积损伤,使得E随加载次数的不断增加而退化。因此本文选择了从载荷应力水平及纤维铺设角度作为切入点研究横向弹性模量E疲劳退化问题,并在机理上通过应力分解结合损伤破坏形式来解释弹性模量E退化这一现象。本文考虑了载荷应力水平、纤维铺设角度以及加载次数作为影响因子并结合初始边界条件,构造了关于E的损伤退化模型式(1)E(n)/E=(E/E)(1)当n=0时E(n)=E;当n=N时E(n)=E。上式中,力是循环加载次数,E(n)是第刀次加载后的横向弹性模量,E是初始横向弹性模量,E是第N次加载的剩余横向弹性模量。k是关于角度θ和应力水平σ的函数。为了探索单向板横向弹性模量E的衰减退化规律,本文对[0],[15],[30],[45],[60],[90]六种铺角的T700/YPX-3001碳纤维单向板进行了大量静力和疲劳试验。通过模型所得结果与实验结果的对比分析表明了退化模型与实际情况吻合较好,论文所构建的退化模型较合理的反映了复合材料横向弹性模量E的疲劳退化规律。

关键词：复合材料单向板横向弹性模量疲劳退化

来源： cnki会议评论

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三种不同碳纤维的纳米压痕行为

复合材料学报 2017年第6期34卷 1340-1346页

作者：张东生李新涛夏汇浩冯志海赵高文叶林凤中国科学院上海应用物理研究所上海201800 航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术重点实验室北京100076

采用Raman光谱对三种不同碳纤维(K223HE、HTA40和T700SC)的微晶尺寸进行了表征,利用纳米压痕技术对三种碳纤维的横向弹性模量和硬度进行了测试,结合Weibull分布函数对碳纤维的横向弹性模量和硬度进行统计分析。结果表明,中间相沥青基碳... 详细信息

采用Raman光谱对三种不同碳纤维(K223HE、HTA40和T700SC)的微晶尺寸进行了表征,利用纳米压痕技术对三种碳纤维的横向弹性模量和硬度进行了测试,结合Weibull分布函数对碳纤维的横向弹性模量和硬度进行统计分析。结果表明,中间相沥青基碳纤维K223HE的微晶长度最大,为39.43nm±2.63nm,PAN基碳纤维HTA40和T700SC的微晶尺寸基本相同,分别为4.63nm±0.09nm和4.89nm±0.06nm。在纳米压痕载荷-深度曲线上,碳纤维K223HE的残余变形大(75.34nm±17.07nm),压入功恢复率低(65.89%)。碳纤维HTA40、K223HE和T700SC的特征横向弹性模量为19.52GPa、11.99GPa和17.92GPa。三种碳纤维的横向弹性模量的Weibull分布模数分别为25.26、6.85和8.07,说明HTA40碳纤维的性能均匀性最好。碳纤维的纳米压痕行为的差异主要是由碳纤维中微晶的完整性、择优取向性的差异引起的。

关键词：碳纤维 Raman光谱纳米压痕横向弹性模量 Weibull分布

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纤维增强复合材料横向弹性常数

复合材料学报 1996年第2期13卷 98-104页

作者：王人杰上海交通大学工程力学系

本文提出了一个计算单向纤维增强复合材料横向弹性模量和泊松系数的边界元计算模型。泊松系数ν１２、ν３２、ν１３和ν２３的计算结果与实验结果吻合得很好。碳纤维增强复合材料横向模量Ｅ２和Ｅ３的计算值也和实验结果完全吻合，而... 详细信息

本文提出了一个计算单向纤维增强复合材料横向弹性模量和泊松系数的边界元计算模型。泊松系数ν１２、ν３２、ν１３和ν２３的计算结果与实验结果吻合得很好。碳纤维增强复合材料横向模量Ｅ２和Ｅ３的计算值也和实验结果完全吻合，而玻璃纤维／环氧横向模量Ｅ２、Ｅ３的计算值却比实测值偏小约１０％～２５％。予计这是由于本文计算模型未考虑界面层的性能，它对材料的宏观性能产生了较明显的影响。

关键词：横向弹性模量泊松系数复合材料

淀粉表面施胶量对不含机械浆纸机械强度性能的影响

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造纸化学品 2009年第6期21卷 47-52页

作者：王成海

该文研究了表面施胶淀粉对未施胶和未压光纸页的机械性能的影响。重点探讨纸页的淀粉施胶量对纸张弹性模量、破裂伸长率以及弯曲挺度的影响。该研究采用真空辅助注入装置将淀粉施涂于纸页上,在干燥风罩送出的热风下干燥。通过重复这一... 详细信息

该文研究了表面施胶淀粉对未施胶和未压光纸页的机械性能的影响。重点探讨纸页的淀粉施胶量对纸张弹性模量、破裂伸长率以及弯曲挺度的影响。该研究采用真空辅助注入装置将淀粉施涂于纸页上,在干燥风罩送出的热风下干燥。通过重复这一试验过程来获得一系列不同淀粉施胶量的纸张。为了消除水和纸张湿润再干燥过程对试验结果的影响,实验过程中以施加相对应水量的纸张作为参比样。结果表明,表面施胶淀粉提高了纸张横向弹性模量,而对纸张纵向弹性模量没有改善。在提高纸张弹性模量以及弯曲挺度的过程中,淀粉仅提高收缩势能;在纸页收缩受限制的情况下,这将会导致干燥应力的增大,从而增加了弹性模量并提高了弯曲挺度。然而,当纸页干燥收缩不受限制时(自由干燥),虽然弹性模量降低,但纸样的弯曲挺度还是有所提高。这是由于纸样厚度的增加弥补了弹性模量损失对挺度的影响。因此,施胶淀粉有2种方式影响纸张弯曲挺度:当纸张干燥收缩受限制时,淀粉通过增加干燥应力提高纸张弹性模量;当干燥收缩不受限制时,由于纸张厚度的增大而导致弯曲挺度的提高。在纸张实际生产过程中,由于纸张横向会有不同的收缩行为,因此,弯曲挺度的变化机理随整个纸幅横向收缩模式变化而不同。

关键词：表面施胶施胶量淀粉强度性能机械浆横向弹性模量纸张厚度干燥过程