橡胶夹层/复合材料粘结界面应力应变研究

复合材料和橡胶粘结成一体的防振橡胶在机械载荷的作用下,经常发生因粘接界面破坏而导致的结构失效。用 型加载下的双悬臂夹层梁试样,借助有限元对橡胶夹层/复合材料粘接界面的破坏进行研究,指出了橡胶夹层厚度变化以及界面裂纹长度发生改变时,橡胶/复合材料粘接界面裂纹前沿的应力和载荷作用方向上的应变的变化,及其临界断裂条件。

端羟基聚丁二烯推进剂/衬层脱粘的断裂机理与断裂能获取研究

推进剂/衬层界面脱粘是破坏固体火箭发动机装药结构完整性的主要形式之一。采用双悬臂夹层梁实验对端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂/衬层粘接界面的I型断裂进行研究,实验观察到裂纹尖端存在包含孔洞和纤维的银纹损伤区,裂纹萌发和扩展本质上是局部银纹萌生、面增厚和微纤断裂。界面脱粘的失效机理则是尖端近处孔洞的形成和合并,典型的界面失效模式包含胶黏剂的内聚破坏、界面破坏和混合破坏。裂纹稳定传播时,裂尖的损伤区形状与外界对其施加的约束有关。采用有效裂纹长度的概念可以修正裂尖塑性变形和钝化的影响,较为准确地获取了I型断裂能。

(T700/环氧)/EPDM粘接界面参数的实验测试及反演分析

为确定T700/环氧复合材料与三元乙丙橡胶(EPDM)的粘接界面参数(包括断裂韧性和法向初始强度),通过双悬臂夹层梁(DCSB)I型分层扩展实验与有限元(FEM)仿真分析,确定了(T700/环氧)/EPDM粘接界面参数的初始值;以(T700/环氧)/EPDM粘接界面参数初始值为基准,经过完全交叉分组的析因设计,以及对应的有限元分析(FEA)结果,构造了FEA输出-界面参数的数据样本,采用广义回归神经网络(GRNN)反演获得的(T700/环氧)/EPDM粘接界面断裂韧性GIc=0.575 N/mm,法向初始强度σmax,0=1.25 MPa。结果表明,采用GRNN反演参数计算的载荷⁃位移曲线和实验曲线之间峰值点的平均差值只有2.72 N,结合DCSB I型分层扩展实验、有限元仿真分析和广义回归神经网络,可确定(T700/环氧)/EPDM粘接界面参数的准确值。

三元乙丙橡胶薄膜黏接界面温度相关性力学性能

采用双悬臂夹层梁(DCSB)试件对三元乙丙橡胶(EPDM)薄膜黏接界面Ⅰ型断裂的温度相关性进行了研究;采用线弹性断裂力学(LEFM)方法获取了黏接界面断裂能,将其与单轴拉伸所得内聚强度作为双线性内聚力模型(CZM)参数,对不同温度条件下双悬臂夹层梁试件的Ⅰ型断裂行为进行了数值仿真.结果表明:仿真与实验曲线偏差较大,偏差出现的原因主要是未经修正的线弹性断裂力学方法所求断裂能存在较大的误差,需对其进行修正.调整模型参数使仿真曲线与实验曲线重合,获取了黏接界面的准确力学性能参数,采用此参数得到的仿真结果与实验结果具有较高的吻合度,证明了模型的可适用性.

橡胶—钢粘接界面断裂韧性实验研究

采用双悬臂夹层梁试样,对橡胶—钢粘接界面的I型边缘裂纹的扩展情况及断裂韧性进行实验研究.通过声发射技术的监测将裂纹扩展划分为无损伤、开裂、失稳扩展三个阶段,把线弹性断裂力学中的柔度和能量释放率引入到橡胶—钢粘接界面断裂韧性的计算中,由实验测出裂纹的张开位移计算出夹层梁的柔度曲线,进而得到了能量释放率曲线,并对断裂韧性的变化规律进行了分析.