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界面强度对生物基环氧树脂/粘土纳米复合材料热/力学性能的影响

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高分子材料科学与工程 2022年第7期38卷 45-52页

作者：李响赵鹏张英陈斌沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳化工大学理学院辽宁沈阳110142

为了探究不同性质的改性粘土对生物基环氧树脂的增强作用,将2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)与2倍摩尔比的溴代正丁烷(BB)反应,制备了保留部分叔胺基的有机改性剂(PPDMP30);再将DMP-30酸化制备了叔胺基全部质子化的改性剂(CPDMP30)... 详细信息

为了探究不同性质的改性粘土对生物基环氧树脂的增强作用,将2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚(DMP-30)与2倍摩尔比的溴代正丁烷(BB)反应,制备了保留部分叔胺基的有机改性剂(PPDMP30);再将DMP-30酸化制备了叔胺基全部质子化的改性剂(CPDMP30)。分别用这2种改性剂对原始粘土进行表面处理,得到了2种性质不同的有机化粘土——PP-clay(反应型)和CP-clay(非反应型)。以这2种粘土作为增强体,采用“粘土淤浆复合法”制备了2种界面结合强度不同的腰果酚环氧树脂(NC514s)/粘土纳米复合材料。透射电子显微镜照片显示,PP-clay和CP-clay都以无规剥离的形式均匀地分散在基体中。拉伸测试结果表明,反应型PP-clay因保留了能参与基体树脂固化反应的叔胺基团,在两相间构建起较强的界面作用力,使材料的拉伸强度提升了135%。而非反应型CP-clay仅使材料的拉伸强度提升109%。动态力学热分析结果显示,反应型PP-clay对复合材料T_(g)的提升效果更明显。

关键词：生物基环氧树脂粘土纳米复合材料界面强度

钢-聚氨酯柔性复合构件一体化注塑成型及界面强度研究

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机械工程学报 2023年第14期59卷 73-82页

作者：丁杰泰李熹平赵元汪斌李梦佳董卫平浙江师范大学浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室金华321004 浙江师范大学工学院金华321004

金属-聚合物异质复合构件具有强度高、轻质和减振等优点,在航空航天、汽车制造、能源等领域得到广泛应用。探索成形便利、界面结合强度高、且可形成复杂特征的成形工艺是工业领域共同追求的目标。提出了一种利用注塑工艺一体化成型钢-... 详细信息

金属-聚合物异质复合构件具有强度高、轻质和减振等优点,在航空航天、汽车制造、能源等领域得到广泛应用。探索成形便利、界面结合强度高、且可形成复杂特征的成形工艺是工业领域共同追求的目标。提出了一种利用注塑工艺一体化成型钢-热塑性聚氨酯(TPU)复合构件的方法。首先,对钢表面进行喷砂、氧化和硅烷化处理,改变钢材表面的微结构形态和成分;然后,将处理后的试样放入模具型腔中,在其表面直接注塑TPU熔体一体化成型钢-TPU复合构件;最后,对成型的复合构件进行退火处理,既消除了成型构件的残余应力,又促使金属表面硅烷化后氨基类官能团与TPU中官能团产生作用,进一步提高其界面强度。拉剪测试表明,当复合构件界面结合强度达到17.8 MPa时,TPU材料自身发生破坏,而其结合界面并未产生脱落。利用提出的方法成功制得了钢-TPU柔性可变形夹具,可用于对不同直径的工件施加径向力以实现夹紧的作用,提高了夹具的通用性。

关键词：一体化成型界面强度注塑工艺复合构件

基于预制滑动面的饱和黏土-结构物界面强度特性三轴试验研究

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岩土力学 2022年第10期43卷 2852-2860页

作者：苏新斌廖晨聪刘世奥张璐璐上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

通过预制含一定倾角、钻孔的斜截面结构物与饱和黏土结合为三轴组合试样,并使用三轴仪测量出饱和黏土与结构物界面的抗剪强度和超孔隙水压力,分析了饱和黏土与结构物界面的强度特性。相比传统界面直剪试验无法区分界面强度特性的剪切速... 详细信息

通过预制含一定倾角、钻孔的斜截面结构物与饱和黏土结合为三轴组合试样,并使用三轴仪测量出饱和黏土与结构物界面的抗剪强度和超孔隙水压力,分析了饱和黏土与结构物界面的强度特性。相比传统界面直剪试验无法区分界面强度特性的剪切速率效应和排水状态效应,该试验方法可以使饱和黏土与结构物界面充分饱和并严格控制界面排水状态,明确剪切速率对界面强度的影响。开展了不同结构面粗糙度和剪切速率的界面三轴固结不排水剪切试验与不同剪切速率的界面直剪试验。试验结果表明:相同围压下随着结构面粗糙程度增大,界面抗剪强度和超孔隙水压力增大;剪切速率越快,界面抗剪强度越大,界面超孔隙水压力达到稳定所需要的轴向应变越大。排水条件的严格控制和界面超孔隙水压力的准确量测对饱和黏土与结构物界面摩擦角的测量十分重要。

关键词：界面强度剪切速率粗糙度饱和黏土超孔隙水压力应力比

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动荷载作用下界面强度对混凝土梁的影响

深圳大学学报（理工版） 2023年第4期40卷 470-475页

作者：刘浩张亚芳章凯深圳市市政设计研究院有限公司广东深圳518029 广州大学土木工程学院广东广州510006

为研究动荷载作用下界面强度变化对混凝土梁力学性能的影响,采用考虑材料非均匀性的有限元程序RFPA^(3D)-Dynamic,模拟不同界面强度下钢筋混凝土梁的动态响应,获得混凝土梁的裂纹发展和损伤模式,分析不同试件的峰值荷载曲线和累计声发... 详细信息

为研究动荷载作用下界面强度变化对混凝土梁力学性能的影响,采用考虑材料非均匀性的有限元程序RFPA^(3D)-Dynamic,模拟不同界面强度下钢筋混凝土梁的动态响应,获得混凝土梁的裂纹发展和损伤模式,分析不同试件的峰值荷载曲线和累计声发射能量曲线.结果表明,不同界面强度下试件的裂纹扩展模式差异较大,当界面强度较小时,试件主要发生以弯曲裂纹为主的弯曲拉裂破坏;随着界面强度增大,试件的破坏模式逐渐转变为以斜裂纹为主的剪切破坏;试件的峰值荷载随界面强度的增加逐渐增大,当接近基体强度时,试件的峰值荷载趋于平稳;随着界面强度的增大,累积声发射能量呈现出先增大后减小的规律.研究为分析冲击荷载条件下界面性能变化对混凝土梁的性能影响提供了一种行之有效的方法.

关键词：混凝土梁裂纹扩展破坏过程界面强度动荷载声发射

玄武岩纤维表面硅烷偶联剂接枝率对环氧树脂复合材料界面强度及力学性能的影响

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高分子材料科学与工程 2022年第2期38卷 88-94页

作者：张圣昌钟天皓月许启彬宿泽熙姜猛进刘鹏清四川大学高分子科学与工程学院四川成都610065

为提高玄武岩纤维(BF)增强环氧树脂(EP)复合材料的力学性能,通过接枝硅烷偶联剂KH550来提升BF与EP之间的界面强度。采用衰减全反射红外光谱、X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、界面剪切强度测试和拉伸测试研究BF表面KH... 详细信息

为提高玄武岩纤维(BF)增强环氧树脂(EP)复合材料的力学性能,通过接枝硅烷偶联剂KH550来提升BF与EP之间的界面强度。采用衰减全反射红外光谱、X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、界面剪切强度测试和拉伸测试研究BF表面KH550的接枝率对复合材料界面粗糙度、界面强度及拉伸强度的影响。结果表明,KH550的成功接枝可以增加BF的表面粗糙度及复合材料的界面强度;随着KH550接枝率的增加,BF表面形貌呈现“光滑-粗糙-光滑-粗糙”的变化过程,复合材料的界面强度及力学性能也呈现先增大后减小的趋势。当KH550接枝率达到5%~6%时,KH550-BF表面均匀光滑,复合材料的界面强度和拉伸强度达到最大,分别为48 MPa和298 MPa。当接枝率超过6%,过量的KH550在BF表面的不均匀分布形成结构缺陷和应力集中,进而导致复合材料界面强度和力学性能的降低。

关键词：玄武岩纤维环氧树脂化学接枝界面强度硅烷偶联剂力学性能

考虑分子链密度的固体火箭发动机粘接界面强度评价方法

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固体火箭技术 2022年第5期45卷 680-688页

作者：陈尔豪雷鸣文立华校金友侯晓西北工业大学航天学院西安710072 中国航天科技集团有限公司北京100089

固体火箭发动机属于多材料、多界面的复合结构,其界面粘接强度是发动机结构完整性分析的重要部分,为准确获得粘接界面在贮存、服役中的损伤演化与破坏失效,亟待获取准确全面的界面粘接性能评估方法。通过试验研究了不同应力、不同时间... 详细信息

固体火箭发动机属于多材料、多界面的复合结构,其界面粘接强度是发动机结构完整性分析的重要部分,为准确获得粘接界面在贮存、服役中的损伤演化与破坏失效,亟待获取准确全面的界面粘接性能评估方法。通过试验研究了不同应力、不同时间挂载前后界面试验件的力学响应演化,提出了一种基于分子链密度演化的粘接界面强度评价方法,实现了对界面强度演化的准确刻画。结果表明,丁羟基界面试验件的挂载历史(挂载应力和挂载时间)和加载条件(拉伸速率和温度)对界面力学性能的影响可以进行线性解耦,经历不同挂载条件后的界面响应可以平移等效为未损伤条件下试验件的响应,其平移因子与挂载期间的分子链密度降低相关;与极限应力相比,界面能量可以更好地描述推进剂界面粘接强度。所给出的基于分子链密度的强度评价方法与试验结果符合良好,为准确追踪、评估推进剂在复杂工况下的燃烧室界面可靠性提供了一种备选方案。

关键词：固体推进剂粘接界面界面强度分子链密度平移因子界面能量

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界面强度对混凝土双丝拉拔性能的影响

中山大学学报（自然科学版） 2016年第6期55卷 109-114页

作者：高照张亚芳刘浩广州大学土木工程学院广东广州510006

从细观角度考虑界面、骨料、钢丝、混凝土基体四相材料物理力学参数的非均匀分布,利用有限元软件建立双丝拉拔数值模拟模型,研究界面强度变化对双丝拉拔试件破坏模式和力学性能的影响,给出双丝-混凝土基试件在位移加载下的荷载-位移曲... 详细信息

从细观角度考虑界面、骨料、钢丝、混凝土基体四相材料物理力学参数的非均匀分布,利用有限元软件建立双丝拉拔数值模拟模型,研究界面强度变化对双丝拉拔试件破坏模式和力学性能的影响,给出双丝-混凝土基试件在位移加载下的荷载-位移曲线、声发射计数曲线和剪应力分布。研究表明:界面强度变化会改变拉拔试件的破坏模式和声发射现象。界面强度较低时,双丝拉拔试件峰值荷载和韧性随界面强度增加而增加;而界面强度较高时,界面强度的提高对峰值荷载和韧性影响不明显。

关键词：双丝拉拔界面强度声发射(AE) 峰值荷载韧度

SiCf/TC17复合材料界面剪切强度测试与有限元分析

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材料工程 2021年第1期49卷 160-167页

作者：李虎范王腾飞王敏涓黄旭黄浩中国航空发动机集团先进钛合金重点实验室北京100095 中国航发北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室北京100095

界面强度对钛基复合材料的性能有重要影响。采用纤维顶出实验(push-outtest)对连续SiC纤维增强TC17复合材料的界面剪切强度进行了测试,采用SEM观察了样品的形貌。以纤维/基体完全分离后的摩擦力为出发点,采用有限元方法确定了复合材料... 详细信息

界面强度对钛基复合材料的性能有重要影响。采用纤维顶出实验(push-outtest)对连续SiC纤维增强TC17复合材料的界面剪切强度进行了测试,采用SEM观察了样品的形貌。以纤维/基体完全分离后的摩擦力为出发点,采用有限元方法确定了复合材料成型过程中残余应力的产生温度,并计算了残余应力的分布,比较了顶出实验样品制备前后残余应力的变化情况及样品厚度、体积分数对残余应力分布的影响;采用内聚力模型(CZM)分析了界面的化学结合强度。结果表明:SiCf/TC17复合材料高温成型后的冷却过程中开始产生残余应力的温度为775℃;顶出实验样品制备后界面处生成了残余剪切应力,其大小和分布与样品的体积分数和厚度相关,界面处的残余剪切应力造成了界面剪切强度的测试结果与界面化学结合强度的差异;室温下SiCf/TC17复合材料的界面化学结合强度约为450MPa。

关键词：钛基复合材料界面强度残余应力内聚力模型有限元分析

Ta和Re对Ni/Ni_(3)Al相界面断裂强度和蠕变强度的影响

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物理学报 2023年第6期72卷 72-80页

作者：胡雪兰孙小清王梦媛王亚如中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300

采用基于密度泛函理论和广义梯度近似的第一原理方法,探究Ta元素和Re元素在Ni/Ni_(3)Al相界面中的相互作用及其对界面强度的影响.计算表明:在绝大多数化学计量比范围内, Ta原子优先占据γ相中的顶点Ni位, Re原子优先占据γ'相中的Al位,... 详细信息

采用基于密度泛函理论和广义梯度近似的第一原理方法,探究Ta元素和Re元素在Ni/Ni_(3)Al相界面中的相互作用及其对界面强度的影响.计算表明:在绝大多数化学计量比范围内, Ta原子优先占据γ相中的顶点Ni位, Re原子优先占据γ'相中的Al位, Re原子和Ta原子共合金化时掺杂位置不发生改变.通过格里菲斯断裂功、不稳定堆垛层错能及空位迁移能的计算,得出Ta和Re合金化都可以增强界面的格里菲斯断裂能,提高界面的结合强度,两种合金化元素均提高了体系的不稳定堆垛层错能,即提高了界面阻碍位错运动的能力和抵抗变形的能力,其中Re的单独合金化效果更好.两种元素的掺杂提高了界面上空位迁移的势垒,阻碍了空位的发射和吸收,进而提高了合金的蠕变能力.

关键词：第一性原理计算 Ni/Ni_(3)Al相界面合金化元素Ta和Re 界面强度