经编织物膜材偏轴中心撕裂行为及破坏机理

为了探究双轴向经编织物膜材中心撕裂行为与破坏机理,本文以典型PVDF经编织物为研究对象,进行了7个偏轴角度下(0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°)的单轴中心撕裂试验,系统分析了经编织物破坏形态及撕裂强度随偏轴角度的变化规律,并结合细观数值模型进一步挖掘了偏轴角度对撕裂强度的影响及纱线细观受力情况与变形机理。结果表明,经编织物膜材内部纱线的偏转可显著影响切缝的扩展方向和开口形状。临界撕裂应力和极限撕裂应力随偏轴角度的增加整体呈“W”形变化规律,断裂位移和失效位移随偏轴角度的增加整体呈倒“V”形变化规律。纱线的偏转可使承载纱线的应力集中范围和应力分布情况产生显著差异,45°偏轴角度因应力分布更加均匀,变形更加充分,达到最大撕裂强度,是经编织物膜材的最优承载机制。所得结论可为织物膜材局部裂纹止裂分析及建筑膜结构安全性评估提供有益参考。

Kapton薄膜单轴拉伸中心撕裂性能研究

为了探究Kapton薄膜材料中心撕裂对其力学性能的影响,选取7种中心切缝角度(0°,15°,30°,45°,60°,75°,90°)和10种温度工况(−70,−40,−10,0,20,50,80,110,140,170℃)对Kapton薄膜材料沿机器展开方向(machine direction,MD)和与其垂直的方向(transverse direction,TD)进行单轴中心撕裂试验,获取了不同切缝角度和不同温度下的应力-应变曲线,并对其破坏机制进行了探讨。通过对试验现象和数据进行分析,结果表明:Kapton薄膜材料破坏是由裂缝的发展造成,破坏断面呈现出横向的“I”形和“Z”形,切缝缺陷和温度分别对Kapton薄膜材料的抗拉强度和断裂延伸率有着显著的影响;Griffith强度理论对Kapton薄膜材料的中心撕裂强度具有较好的预测。研究所得结论可为Kapton薄膜材料力学性能的研究积累基础数据,同时为充气天线结构的工程应用提供有益参考。

PVC涂层聚酯纤维膜材撕裂性能试验研究

针对建筑用聚氯乙烯(PVC)涂层聚酯纤维膜材,采用单舌、双舌和梯形撕裂法进行单轴撕裂试验,分析了膜材的撕裂破坏机理和主要特点,比较了试验结果,考察了3种撕裂方法的适用性,发现梯形撕裂法撕裂机理较为单纯,更接近于实际结构中膜材撕裂的平面受力状态,且试验结果较为稳定,是值得推荐的撕裂性能测试方法;同时,采用双轴中心撕裂方法进行膜材的撕裂试验,即:在十字形试样中心预制长度为40mm、方向与膜材经向夹角分别为0°、45°和90°的I字形切缝,观察其在荷载比为1∶1的正交双向荷载作用下的裂缝扩展过程,并采用非接触式方法测定了膜面的应变场分布,结果表明:切缝角度会影响双轴中心撕裂的抗撕裂强度和裂缝扩展模式,双轴中心撕裂过程中,膜面最大应变几乎始终集中在裂缝尖端撕裂三角区内.

平流层飞艇蒙皮复合织物材料撕裂性能研究

文章研究了一种新型平流层飞艇蒙皮材料的撕裂性能,采用单轴中心撕裂试验的方法,得到不同宽度、不同缺陷形式、不同缺陷尺寸试件的最大撕裂应力。试验结果表明:在试件宽度相同时,蒙皮材料的最大撕裂应力随着缺陷尺寸的增大而减小;在试件缺陷的等效长度相同时,蒙皮材料最大撕裂应力随着试件宽度增大而增大;在试件宽度与缺陷的等效长度保持不变时,不同缺陷形式对蒙皮材料的最大撕裂应力影响很小。采用扩展有限元的方法进行数值模拟,模拟的撕裂破坏过程与试验过程基本一致,且最大撕裂应力相近。最后,通过应力强度因子理论和泰勒经验公式计算最大撕裂应力,前者不适用于正交各向异性的复合织物膜材,后者对较宽试件的拟合结果较好。

基于一种新型飞艇蒙皮材料的撕裂扩展理论研究

针对一种新型飞艇蒙皮材料GQ-6的工程应用,开展织物类高强超薄膜材的中心撕裂性能研究.在Shoji Maekawa提出的指数函数分布的应力场理论基础之上,利用相关数学处理,对其理论进行了修正.同时对GQ-6材料进行单轴中心撕裂试验,试验结果表明,修正后的Shoji Maekawa应力场理论更接近于试验结果.基于修正理论,对于GQ-6材料而言,当边缘应力集中系数为1.1时,50mm宽度的新型飞艇蒙皮材料GQ-6试件所能满足的最大切缝宽度为16mm.