碳纤维复合材料层合板钻削后拉伸剩余强度研究

拉伸剩余强度是复合材料层合板的一个重要力学性能,对产品的使用寿命起着关键作用。为了研究钻削工艺参数对碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)层合板钻削后拉伸剩余强度的影响,将所选用的失效准则和刚度退化模式编写Vumat子程序,在Abaqus软件中建立了CFRP层合板钻削后拉伸有限元模型。通过正交试验探究主轴转速、进给量和钻头顶角对CFRP层合板钻削后拉伸剩余强度的影响。研究结果表明,主轴转速、进给量和钻头顶角都对层合板拉伸剩余强度有显著影响,提高主轴转速,减小进给量和钻头顶角都可以有效地提高层合板钻削后拉伸剩余强度,为实际加工提供参考。

复合材料层合板的低能冲击损伤及剩余拉伸强度研究

针对复合材料层合板的冲击及冲击后的拉伸过程提出了一种全程分析方法。该方法应用三维逐渐累积损伤理论对层合板的冲击及冲击后含损伤层合板在拉伸载荷下损伤破坏的全过程进行分析,分析中没有对冲击后层合板的损伤状态做人为假设,而是把冲击后层合板的实际损伤状态直接用于剩余拉伸强度研究,从而不仅提高了最终失效载荷的预测精度,而且避免了为获得冲击后损伤状态参数所进行的大量试验,同时开发了模拟程序,该程序可以预测任意铺层角度、铺层厚度的层合板在冲击载荷及冲击后拉伸载荷下的逐渐损伤破坏过程和最终失效载荷。通过与已有文献结果进行比较,验证了方法及程序的正确性。

复合材料板冲击损伤及剩余拉伸强度试验

T300/BMP316是一种很有应用前景的航空航天结构复合材料,对两种不同铺层参数的T300/BMP316复合材料层合板进行了冲击损伤及剩余拉伸强度试验.结果表明,不同铺层参数对层合板冲击损伤投影图形的长轴方向有一定的影响,但对冲击损伤投影面积大小几乎没有影响,层合板的剩余拉伸强度与冲击损伤投影面积的大小没有直接关系.

具有裂纹缺陷的加筋板的剩余拉伸强度分析(英文)

对具有裂纹缺陷的加筋板的剩余强度进行了数值分析。考虑了加筋板上的三种缺陷形式,即板和筋上的垂直裂纹,板和筋上的倾斜裂纹以及板上的裂纹和筋上的圆孔。对板和筋上的相对裂纹长度、材料属性、板和筋的厚度、裂纹开裂角度以及圆孔的直径等影响参数进行了分析。同时,将无加筋板剩余强度的经验公式推广到加筋板,并验证了公式的有效性。

含分层复合材料层合板拉伸剩余强度研究

以T300/BMP316复合材料层合板为研究对象,开展了含预制分层层合板的静拉伸试验及静强度预测方法研究。通过试验获得含预制分层层合板的拉伸剩余强度。基于三维逐渐损伤分析方法,采用双层节点法模拟初始分层,建立了含分层复合材料层合板的静载逐渐损伤分析模型,静强度预测误差在5%以内。采用所建立的方法对分层处于不同层间位置的含分层层合板的拉伸剩余强度进行预测,分析了此种层合板的分层危险层间位置。

SCFRP板冲击损伤及剩余拉伸强度试验研究

针对预应力碳纤维(CFRP)板在加固工程中抗冲击性能较差的问题,对3种不同钢丝掺量的耦合高强钢丝碳纤维(SCFRP)板进行了不同能量的冲击试验,并对受到冲击损伤后的SCFRP板进行了轴向拉伸试验,测得其剩余拉伸承载力。分析了不同SCFRP板之间抗冲击性能的区别,得到了耦合不同钢丝碳纤维板抑制冲击损伤的规律。

Ti/Cf/PEEK混杂层板低速冲击及剩余拉伸性能实验研究

通过实验研究Ti/Cf/PEEK纤维金属层板低速冲击损伤机制及冲击后拉伸性能。混杂层板采用2/1和3/2两种铺层结构,铺层角度均为0°、45°、90°,分别在15 J和25 J冲击能量下进行冲击试验,对比分析两种铺层结构之间及同一铺层结构不同铺层角度之间的冲击损伤机制和剩余拉伸强度退化规律、剩余拉伸失效模式。结果表明:两种铺层结构的混杂层板冲击损伤机制主要有塑性变形、缩进、形成损伤区域、开裂、基质侵入金属损伤区域、纤维断裂、分层等,45°铺层角度的层板表现出较好的抗冲击损伤扩展性能。剩余拉伸强度退化规律与纤维铺放角度有关,0°铺放角度的层板冲击后剩余拉伸强度最高,其次是45°铺层方向,最差是90°铺层方向;2/1结构混杂层板剩余拉伸失效模式近似脆性断裂,而3/2结构层板既有延性断裂的特征,又有脆性断裂的特征。

2D-SiC/SiC复合材料的弹丸冲击损伤及冲击后拉伸性能

连续纤维增韧陶瓷基复合材料以其良好的高温性能而被广泛应用在航空发动机等高温部件处,但服役过程中容易受到异物碎片冲击,这受到了广泛关注。研究采用轻气炮对化学气相渗透(CVI)技术制备的2D-SiC/SiC试样进行弹丸冲击,利用高速摄像机记录冲击过程,使用光学显微镜和CT观察异物损伤(FOD)的表面和内部结构,探讨了2D-SiC/SiC复合材料的高速冲击损伤特性。结果表明,2D-SiC/SiC复合材料的高速冲击损伤形式包括锥形裂纹、层间分层、纤维断裂以及基体压溃等。通过表征损伤发现,试件背部损伤和边缘处分层损伤由反射拉伸波造成,随着冲击速度提升,弹丸与拉伸波共同作用会造成试件穿透,试件边缘分层损伤减弱。对高速冲击后的试件进行准静态拉伸试验,明确了剩余力学性能与冲击速度、弹丸直径的关系,表明剩余拉伸强度是表征冲击损伤程度的有效参数。同时,采用数字图像相关(DIC)方法获得拉伸过程中的应变分布,并结合不同弹丸直径、冲击速度冲击后的剩余拉伸强度,进一步对比探究不同变量对冲击损伤的影响。研究结果表明弹丸直径是高速冲击损伤程度的主要影响因素。

均匀化激光加热CFRP层合板高温剩余拉伸性能

通过均匀化激光加热T700/9A16型碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)层合板,在试件的特定区域内形成较均匀的温度场。对加热后的CFRP层合板开展了拉伸性能测试,基于数字图像相关(digital image correlation, DIC)方法获取了试件激光加热区域在拉伸加载过程中的应变。结果表明:与常温相比,激光加热至300℃时,CFRP层合板拉伸弹性模量变化不明显,发生断裂时的极限应变增加了约28%,试件整体拉伸强度增加了约23%;激光加热超过420℃时,试件的拉伸力学性能开始出现明显下降。试件断口的扫描电子显微镜结果表明:与常温相比,激光加热至300℃时,碳纤维及环氧树脂的界面结合情况出现了明显的改变;激光加热温度超过420℃,可观察到碳纤维表面环氧树脂损失;激光加热至840℃时,可观察到明显的碳纤维丝烧蚀坑。热重分析显示,若CFRP层合板在高温下未发生明显热失重,则材料的剩余拉伸强度下降不明显;若出现明显的失重峰,则在相应温度区间内,材料的剩余拉伸强度明显下降。本文可为CFRP材料及结构在极端热环境下的工程应用提供参考。

X70钢高压输气管线在役焊接剩余强度尺寸效应数值模拟

通过X70钢高温拉伸试验与SYSWELD数值模拟相结合的方法,对X70钢高压天然气管线在役焊接的剩余强度尺寸效应进行了研究.试验表明,700℃时,X70钢屈服强度为250 MPa,800℃时降为102 MPa,从800℃增至1 300℃进行拉伸,屈服强度非线性降至19 MPa.使用等效缺陷法、有限元计算结果及X70钢的高温拉伸数据,对在役焊接管道的剩余强度进行了评价.结果表明,当等效缺陷面积增加到原面积的1.1倍时,管道的承载能力从3.38 MPa下降到0.5 MPa;熔池长度对剩余强度的影响较小,熔池深度以及熔池宽度对剩余强度影响较大,剩余强度的分布更大程度受到熔池深度的影响,表现出明显的熔池尺寸效应.

SW220/430LV复合材料拉-拉疲劳强度材料许用值试验研究

拉伸强度材料许用值是开展舰用复合材料结构设计所需的重要指标参量。SW220/430LV复合材料是目前较为常用的舰用复合材料体系之一。首先依据规范GB/T 1447-2005开展0°/90°铺层试件拉伸强度试验研究,并根据B基准值要求,得出拉伸强度基准值XT。在此基础上,分别针对不同折减系数条件下的载荷值,开展拉-拉疲劳特性、疲劳承载后剩余强度/刚度试验研究,并同时探讨了载荷特征、应力比、加载频率、疲劳周期等对SW220/430LV复合材料疲劳特性的影响规律。研究结果表明,当计及结构疲劳承载时,SW220/430LV复合材料拉伸强度材料许用值可取为0.45XT。

高低温循环-湿度-荷载耦合作用对碳纤维/环氧树脂复合材料拉伸性能的影响

研究环氧树脂基碳纤维增强复合材料(EP-CFRP)在荷载及恶劣环境共同作用下的耐久性能。环境因素为-40~40℃/-40~25℃2种区间的高低温循环以及湿度(有水浸泡及无水)的影响,荷载为极限荷载的30%和60%。结果表明:“高低温循环-湿度”双因素耦合作用后及“高低温循环-湿度-荷载”三因素耦合作用对EPCFRP的耐久性影响较大,拉伸强度随高低温循环周期的增加整体呈现先降低再升高再降低的变化趋势,但是峰谷值出现的时间周期相差较大;湿度和荷载水平对EP-CFRP的拉伸模量影响较小;树脂基体与纤维界面产生的微裂纹被证明是导致复合材料后期强度降低的主要原因;湿度-荷载的耦合作用促进裂纹的扩展,加剧了EP-CFRP的损伤。根据损伤分析,采用非线性拟合的方法给出了“高低温循环-湿度-荷载”三因素耦合作用后EP-CFRP的剩余强度损伤模型。

考虑点蚀损伤的NV-D36海工高强结构钢拉伸性能试验研究

为研究高强度钢材表面的点蚀损伤对钢材力学性能的影响,本文根据拉伸试验规范制作了NV-D36钢材试验试件,并依据法拉第电解定律,对试验试件实施了电化学加速腐蚀试验,得到了不同损伤程度的NV-D36钢材点蚀试件,而后对全部点蚀试件进行了单轴拉伸试验。拉伸试验表明:钢材的极限强度和延伸率随着点蚀损伤程度的增加呈退化趋势;钢材的屈服平台随着点蚀损伤程度的增加而逐渐消失。对试验数据回归得到了极限强度和延伸率的定量退化关系;此外,实施了带有点蚀损伤钢材伤试件的有限元分析,对比了试件点蚀周围应力分布的变化规律,得到了点蚀损伤导致的局部应力集中是引起钢材屈服平台消失和力学性能衰退的主要原因。

3种自酸蚀粘结剂在不同剩余牙本质厚度的粘结强度比较

目的:比较3种自酸蚀粘结剂在不同剩余牙本质厚度的粘结强度。方法:选取新鲜拔除的第一前磨牙24个,磨除冠部釉质,显露浅层牙本质后,随机分3组(n=8),分别使用Opti Bond Versa(OV)、Clearfil SE Bond(SE)、G Bond(GB)粘结剂,然后用P60复合树脂修复堆塑,作截面积约为1.0 mm×1.0 mm的柱形试件。测量样本粘结界面与髓室顶部之间距离即为剩余牙本质厚度(RDT)(≤2 mm为深层牙本质,≥3 mm为浅层牙本质),进行微拉伸试验测试粘结强度并在体视显微镜下观察试件断裂面。结果:OV、SE、GB在浅层牙本质的粘接强度(MPa)分别为44.96±2.05,29.40±1.77和16.38±1.34(P<0.05);在深层分别为32.60±1.58,22.79±1.19和11.98±0.91(P<0.05)。3种自酸蚀粘结剂在浅层牙本质的粘结强度均高于深层(P<0.05),在浅层和深层牙本质的粘结强度比较均为OV最高,SE次之,GB最低(P<0.05);3组样本的断裂多发生在粘结界面。结论:OV对牙本质的粘结强度最高,SE次之,GB最低;3种自酸蚀粘结剂在浅层牙本质的粘结强度均高于深层牙本质。

含雷击热-力耦合损伤复合材料层压板拉伸剩余强度预测

为了对含雷击热-力耦合损伤复合材料层压板的剩余强度进行预测,基于连续介质损伤力学法(CDM)和唯象分析法,建立了表征复合材料雷击热-力耦合损伤的刚度矩阵渐进损伤退化模型。基于该模型,通过ABAQUS有限元仿真软件,建立了含雷击热-力耦合损伤的复合材料层压板结构三维模型。结合UMAT子程序,完成了拉伸载荷下的剩余强度预测。结果表明:通过与试验对比,仿真结果与试验结果取得了良好的一致性。本文所建立模型,能够有效进行含雷击热-力耦合损伤复合材料层压板结构拉伸剩余强度预测。

毛竹采伐剩余物制备可降解膜的研究

为解决传统塑料薄膜难降解、制备原料不可再生等问题,以毛竹采伐剩余物为原料,通过碱化、醚化以及羧甲基化反应制备可降解薄膜。利用红外光谱、扫描电子显微镜及X射线衍射仪等手段,分析、研究了竹粉碱化、醚化等反应后化学官能团、表面微观结构及结晶度的变化。通过增稠剂海藻酸钠与淀粉改性,对比分析不同工艺条件下毛竹采伐剩余物可降解膜力学性能。结果表明,经碱化和醚化后毛竹采伐剩余物中木质素被脱除。纤维素内部发生分子重排,晶体结构改变,氢键作用减弱,结晶度下降。通过增稠剂海藻酸钠与淀粉改性,薄膜的拉伸强度明显增加,但断裂伸长率有所下降。覆盖薄膜后的土壤湿度下降趋势较未覆盖薄膜的土壤明显变缓,保墒性良好。

浅谈石油钻井中钻具磨损减薄对拉伸强度影响的规律

在石油工程的钻井施工中,钻具的磨损是不可避免的。钻具的磨损减薄会降低其承载力,本文通过对钻杆强度进行计算,对石油钻井中钻具磨损减薄对拉伸强度影响的规律进行分析。根据计算后确定钻杆相应磨损厚度后的井内下探深度,同时确定井口钻杆的适应井内下探深度。

碳纤维层合板低能量冲击后静强度试验研究

针对T300/12K碳纤维层合板冲击后的静拉伸强度开展试验研究。参照国标设计了碳纤维冲击试验试件。通过湿法铺层常温真空加压工艺制作碳纤维层合板,数控加工方式制取试件。选取多种能量对试件开展冲击试验和冲击后静强度拉伸试验。结果表明:试件凹坑面积随冲击能量增大基本呈线性增大趋势;试件拉伸载荷峰值、断裂时位移以及剩余拉伸强度随冲击能量增大均呈单调减小趋势;试件断口基本位于冲击区域附近,断口方向与纤维方向垂直。

钛含量对热轧高强钢屈服强度的影响

Ti微合金化作为低成本、高效强化钢结构强度的有效方法受到越来越多的青睐。本文通过金相显微镜及拉伸试验机系统对600℃卷曲温度下不同钛含量热轧高强钢的组织形态、析出相和性能变化规律及强化机理进行研究。结果表明,Ti的细晶强化与析出强化对产品的力学性能影响较大,Ti质量分数在0.055%以下对屈服强度增量较小,在0.055%~0.075%之间屈服强度提升明显,超过0.075%后屈服强度增加减小。

层间混杂复合材料板的拉伸强度预报

采用更为合理的分散度系数表达式改进了玻/碳层间混杂复合材料板断裂应变混杂效应系数公式,结合该混杂效应系数公式与复合材料强度混合定律,提出了层间混杂复合材料单向板的拉伸强度预报方法。将该混杂效应系数公式引入复合材料多向板渐近损伤有限元分析模型,修正了低延伸率纤维单层板的拉伸强度值,在此基础上提出了层间混杂复合材料多向板拉伸强度预报方法,并讨论了刚度退化方案。结果表明,模型预报值与实验均吻合较好,尤其考虑混杂效应的预报值与实验情况更加接近;基体退化系数大的刚度退化方案与实验更为吻合。