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2D-C/SiC复合材料面内剪切性能统计及强度B基准值

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材料工程 2019年第1期47卷 131-138页

作者：王波吴亚波黄喜鹏潘文革成来飞西北工业大学航空学院西安710072 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072 西北工业大学材料学院西安710072

针对2D-C/SiC复合材料进行大子样面内剪切实验,研究材料面内剪切模量和强度的分布规律及强度B基准值。运用线性回归结合假设检验的方法,确定2D-C/SiC复合材料面内剪切力学性能的分布规律及参数,对比两种不同经验失效概率得到统计结果;... 详细信息

针对2D-C/SiC复合材料进行大子样面内剪切实验,研究材料面内剪切模量和强度的分布规律及强度B基准值。运用线性回归结合假设检验的方法,确定2D-C/SiC复合材料面内剪切力学性能的分布规律及参数,对比两种不同经验失效概率得到统计结果;通过观察试样最窄净截面微cT照片及断口电镜扫描照片,解释材料面内剪切强度分散性微观机制,基于分布规律,最终计算得到2D-C/SiC复合材料面内剪切强度威布尔B基准值。结果表明:强度和模量均同时服从威布尔、正态和对数正态分布,且理论模型与实验结果吻合良好,两种经验失效概率不影响力学性能分布规律;面内剪切强度分散性与最窄净截面致密度和界面脱粘长度有关;2D-C/SiC复合材料面内剪切强度威布尔B基准值为80.41MPa。

关键词： 2D-C/SiC复合材料面内剪切经验失效概率性能统计 B基准值

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

2D-C/SiC复合材料开孔件拉伸强度有限元计算

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复合材料学报 2014年第2期31卷 448-455页

作者：郭洪宝王波甄文强杨成鹏矫桂琼西北工业大学力学与土木建筑学院西安710129

对2D-C/SiC复合材料开孔试件最小净截面图像进行观测,获得试件材料内部宏观孔洞的分布形态及密度分布梯度。通过对2D-C/SiC复合材料拉伸应力-应变行为进行非线性拟合,并利用理论模型计算与实验验证相结合的方法得到了材料密度与其拉伸... 详细信息

对2D-C/SiC复合材料开孔试件最小净截面图像进行观测,获得试件材料内部宏观孔洞的分布形态及密度分布梯度。通过对2D-C/SiC复合材料拉伸应力-应变行为进行非线性拟合,并利用理论模型计算与实验验证相结合的方法得到了材料密度与其拉伸模量和强度的关系,描述了不同密度2D-C/SiC复合材料的拉伸应力-应变行为。在此基础上,将制备工艺造成的试件材料密度分布的非均匀性和材料拉伸应力-应变行为的非线性引入到有限元模型中,进行开孔试件拉伸剩余强度模拟计算,预测结果与实验结果吻合较好。

关键词： 2D-C/SiC复合材料开孔孔洞拉伸强度有限元计算

2D-C/SiC复合材料的单轴拉伸力学行为及其强度

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力学学报 2011年第2期43卷 330-337页

作者：杨成鹏矫桂琼王波西北工业大学工程力学系西安710129

通过单调拉伸和循环加卸载试验,研究了平纹编织c/sic复合材料的损伤演化过程及其应力-应变行为.结果表明,残余应变、卸载模量和外加应力的关系曲线与拉伸应力-应变曲线具有类似的形状.基于剪滞理论和混合率建立了材料的损伤本构关系和... 详细信息

通过单调拉伸和循环加卸载试验,研究了平纹编织c/sic复合材料的损伤演化过程及其应力-应变行为.结果表明,残余应变、卸载模量和外加应力的关系曲线与拉伸应力-应变曲线具有类似的形状.基于剪滞理论和混合率建立了材料的损伤本构关系和强度模型,分析计算表明,残余应变主要由裂纹张开位移和裂纹间距决定,而卸载模量主要由界面脱粘率决定;材料的单轴拉伸行为主要由纵向纤维束决定,横向纤维对材料的整体模量和强度贡献较小.理论模拟结果与试验值吻合较好.

关键词： 2D-C/SiC复合材料力学性能残余应变卸载模量细观力学模型

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2D-C/SiC复合材料的拉伸损伤研究

航空材料学报 2010年第6期30卷 87-92页

作者：杨成鹏矫桂琼王波西北工业大学工程力学系西安710129

通过单调拉伸和循环加卸载试验,研究了2D-C/SiC复合材料的力学性能及损伤演化过程。结果表明,残余应变、卸载模量和应力的关系曲线与拉伸应力应变曲线具有类似的形状。基于细观力学建立了材料的损伤本构关系和强度模型,分析计算表明,残... 详细信息

通过单调拉伸和循环加卸载试验,研究了2D-C/SiC复合材料的力学性能及损伤演化过程。结果表明,残余应变、卸载模量和应力的关系曲线与拉伸应力应变曲线具有类似的形状。基于细观力学建立了材料的损伤本构关系和强度模型,分析计算表明,残余应变主要由裂纹张开位移和裂纹间距决定,而卸载模量主要由界面脱粘率决定;材料的单轴拉伸行为主要由纵向纤维束决定,横向纤维束对材料的整体模量和强度贡献较小。理论模拟结果与试验值吻合较好。

关键词： 2D-C/SiC复合材料力学性能残余应变卸载模量细观力学模型

2D-C/SiC复合材料螺栓连接结构可靠性分析

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强度与环境 2020年第1期47卷 33-40页

作者：高魁垠李海波吴建国刘宝瑞北京强度环境研究所可靠性与环境工程技术重点实验室北京100076

耐高温c/sic陶瓷基复合材料因加工制造的复杂工艺,其性能参数存在明显的分散性。为了提高复合材料螺栓连接结构的可靠性建模精度,采用渐进损伤分析方法进行强度分析,采用不含交叉项二次响应面函数进行可靠性分析。采用改进的Hashin失效... 详细信息

耐高温c/sic陶瓷基复合材料因加工制造的复杂工艺,其性能参数存在明显的分散性。为了提高复合材料螺栓连接结构的可靠性建模精度,采用渐进损伤分析方法进行强度分析,采用不含交叉项二次响应面函数进行可靠性分析。采用改进的Hashin失效准则与Ye分层失效准则进行渐进损伤分析,分别对结构纤维与基体采用不同的刚度损伤模型,通过有限元仿真获得螺栓连接结构的拉伸极限承载能力,与试验值之间相对误差较小。将2D-C/SiC复合材料的刚度性能参数与强度参数作为随机变量,采用响应面法拟合结构功能函数,通过分析得到结构在拉伸载荷下的失效概率函数,并分析了各材料力学性能参数的灵敏度,发现面内剪切强度对结构可靠性影响较大。

关键词： 2D-C/SiC复合材料连接结构渐进损伤可靠性响应面法

2D-C/SiC复合材料力学性能的试验研究

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2D-C/SiC复合材料力学性能的试验研究

第十六届全国复合材料学术会议

作者：杨成鹏矫桂琼王波西北工业大学工程力学系

通过单轴拉伸试验、弯曲试验、面内剪切试验和静态氧化试验,系统地研究了2D-C/SiC复合材料的力学性能。试验结果显示,材料的拉伸强度在219.6～288.83MPa之间,三点弯曲强度在315.62～389.7MPa之间,面内剪切强度在115.8～136.7MPa之间。... 详细信息

通过单轴拉伸试验、弯曲试验、面内剪切试验和静态氧化试验,系统地研究了2D-C/SiC复合材料的力学性能。试验结果显示,材料的拉伸强度在219.6～288.83MPa之间,三点弯曲强度在315.62～389.7MPa之间,面内剪切强度在115.8～136.7MPa之间。通过拉伸加卸载试验研究了材料的损伤演化,结果表明,材料在拉伸过程中产生了较大残余应变,卸载模量逐渐降低。高温氧化导致碳纤维产生了局部缩颈现象,纤维强度大幅度下降,从而降低了材料的剩余强度。采用单边切口试样研究了c/sic复合材料的断裂韧性。

关键词： 2D-C/SiC复合材料力学性能损伤演化氧化断裂韧性

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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基于声发射技术的陶瓷基复合材料声速特性

复合材料学报 2021年第5期38卷 1517-1525页

作者：黄喜鹏王波常杰中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳100191 西北工业大学航空学院西安710072 中国国际航空股份有限责任公司北京100191

基于christoffel方程,运用复合材料刚度矩阵与弹性常数间的关系,将正交各向异性模型运用于2dc/sic复合材料的声学特性中,得到材料声速的表达式。通过循环加卸载试验测量了2D-C/SiC复合材料整个拉伸过程中不同应力水平处的声速变化,研究... 详细信息

基于christoffel方程,运用复合材料刚度矩阵与弹性常数间的关系,将正交各向异性模型运用于2dc/sic复合材料的声学特性中,得到材料声速的表达式。通过循环加卸载试验测量了2D-C/SiC复合材料整个拉伸过程中不同应力水平处的声速变化,研究了声速对2D-C/SiC复合材料的损伤表征。研究发现,随着应力水平的不断增加,声速逐渐下降,2D-C/SiC复合材料损伤程度对声波在材料中的传播速度有较大影响;引入卸载模量和再加载模量,代替声速理论计算切线模量,理论结果与试验结果吻合良好,误差随载荷增加而增大;声波速度随2D-C/SiC复合材料损伤而发生衰减的关系,根据此衰减关系建立了基于声速的损伤表征量。

关键词： 2D-C/SiC复合材料声发射损伤机制声波速度