颗粒增强橡胶复合材料有效力学性能预测分析

采用几种经典预测计算方法分析颗粒半径大小、颗粒百分比、颗粒弹性模量等参数对随机颗粒增强橡胶复合材料有限元模型有效力学性能的影响。结果表明:高百分比、小半径、低弹性模量的颗粒有利于改善随机颗粒增强橡胶复合材料的有效力学性能;所用方法中,经典Mori-Tanaka法、Halpin-Tsai法和以应变能法和广义虎克定律为基础的有限元法都有一定的局限性,而修正的经典Halpin-Tsai公式能有效改善经典公式预测的结果,另一种多尺度均质化方法的结果介于数值法与经典公式法之间,说明修正Halpin-Tsai法和均质化法的预测更为可靠。

再生陶瓷增强混凝土材料抗压强度和弹性模量的实验分析

将废弃陶瓷破碎成粒径不同的陶瓷颗粒和陶瓷粉,用粒径大的陶瓷颗粒部分或全部替代天然碎石和用粒径小的陶瓷粉部分替代细砂石,以一定的配合比制作陶瓷增强混凝土试件,研究不同龄期的陶瓷增强混凝土材料的抗压强度及弹性模量的变化规律。结果表明:粒径大的陶瓷颗粒替代天然碎石时,龄期越长,抗压强度和弹性模量越大;随着替代率的增加,陶瓷混凝土的抗压强度和弹性模量逐渐降低,在替代率为50%时达到最低,然后又随着替代率的增大而增加。粒径小的陶瓷粉末替代细砂石时,随着替代率的增加,抗压强度与有效弹性模量均减小,证明粒径小的陶瓷粉末替代细砂石意义不明显。本文还利用Eviews多元非线性回归得到与陶瓷粗骨料替代率、龄期等参数有关的应力-应变曲线,以粒径大的陶瓷颗粒替代率为40%的陶瓷混凝土为例,比较回归值与试验值,检验回归分析的准确性。

颗粒特性对陶瓷基复合材料有效热-力学性能的影响分析

在ANSYS平台上构建纳米颗粒增强陶瓷基复合材料的有限元模型,利用不同方法对颗粒增强陶瓷基复合材料的热力耦合性能展开研究,从颗粒的堆积密度、体积比、半径和颗粒弹性模量的变化,分析和比较复合材料有效弹性模量和有效热膨胀系数的变化规律。结果表明:复合材料的有效弹性模量随着颗粒堆积密度、颗粒体积比和颗粒弹性模量的增大而增大,有效热膨胀系数也随着颗粒堆积密度的增大而增大,但随着颗粒体积比和颗粒弹性模量的增大而减小;颗粒半径增大时,有效弹性模量和有效热膨胀系数均减小;均质化法与经典理论的结果有较好的一致性。

颗粒形状对陶瓷基复合材料有效力学性能的影响分析

在ANSYS平台上建立不同形状随机颗粒增强陶瓷基复合材料的有限元模型,以二维和三维模型为例,利用不同的方法对复合材料的有效弹性模量和有效热膨胀系数进行预测,并比较各方法的异同。结果表明:有效弹性模量随颗粒体积比的增加而增加,有效热膨胀系数随颗粒体积比的增加而减小;不同形状之间有效力学性能存在一定差别:均质化法能较准确地预测复合材料的有效力学性能。

直线型和弯曲型纳米碳管特性对纳米复合材料有效力学性能的影响

在ANSYS平台构建直线型和弯曲型的实心和空心纳米碳管增强陶瓷基复合材料的三维特征体积单元模型.利用双尺度渐近均质化理论计算复合材料的有效力学性能,分析纳米碳管的几何形状和力学特性对复合材料有效刚度的影响.分析结果表明,随着长度和直径的变化,实心纳米碳管与空心纳米碳管增强复合材料的有效力学性能效果差异较大,两者具有不可替代性.而且纳米碳管的各向异性明显导致有效刚度降低,忽略纳米碳管的各向异性会高估复合材料的有效力学性能.此外,纳米碳管的弯曲程度对横向有效弹性模量和有效剪切模量有较显著的影响.正确构建纳米碳管模型,合理选择纳米碳管的形状和尺寸对准确评估纳米碳管增强复合材料的有效力学性能有重要意义.

再生陶瓷粗骨料混凝土的研究进展

综述了国内外学者在再生陶瓷粗骨料混凝土领域的研究进度,总结再生陶瓷粗骨料混凝土未能得到广泛应用的原因,对再生陶瓷混凝土在未来发展过程中的问题和拟开展的工作提出展望。现有的研究表明,用废弃陶瓷作为混凝土粗骨料替代天然石子可以有效提高混凝土的力学性能,同时使混凝土的抗裂性、耐火性得到改善。

单壁碳纳米管增强陶瓷基复合材料轴向应力分布影响因素分析

结合剪力滞理论和弹性力学,推导了单壁碳纳米管增强陶瓷基复合材料中碳纳米管及陶瓷基体沿碳纳米管方向的轴向应力分布表达式,同时利用ANSYS构建三维特征体积单元进行有限元运算,将两种计算结果进行比较,验证了有限元分析的可靠性;利用有限元法分析空心碳纳米管的长径比、体积分数和各向异性等因素对基体和碳纳米管轴向应力分布的影响。研究结果表明,碳纳米管的长径比越大,承受轴向应力的能力越强,但随着长径比的增大,轴向承载力的增大趋势逐渐减弱;碳纳米管的各向异性明显削弱碳纳米管在复合材料中的增强效果;碳纳米管增强复合材料设计时,应充分考虑碳纳米管的几何性质和材料特性的影响。