2D-C/SiC复合材料开孔试件拉伸特性和失效分析

通过对2D-C/SiC复合材料4mm和6mm开孔试件进行拉伸试验,研究了开孔试件的拉伸特性和失效模式,与标准试件拉伸试验结果比较获得了开孔尺寸对试件强度的影响。相比于标准拉伸试件,4mm和6mm开孔试件的拉伸强度分别减小了1.0%和6.6%。通过在开孔试件不同位置粘贴应变片,获得了试件在拉伸过程中最小净截面上的应变变化规律,直观地体现了试件拉伸过程中的应变集中现象,并通过有限元对开孔试件的应变分布进行模拟,模拟结果与试验值吻合较好;通过在试件表面粘贴声发射探头,获得了拉伸过程中试件材料的损伤参量变化规律,反映了试件的宏观损伤演化规律,并结合试件断口照片分析了开孔试件的失效行为。

开孔Q460高强钢板在低周疲劳加载下的力学性能试验研究

为探讨单调拉伸及低周疲劳荷载下开孔Q460高强钢板的力学性能,对33个开孔材性试件进行试验测试,通过分析试件的应力–应变曲线、骨架曲线和耗能能力对比图,探讨了试件设计尺寸、开孔数量及加载模式等因素对开孔材性试件的强度、刚度、延性和耗能能力等力学性能的影响规律。在此基础上,使用ANSYS有限元分析软件建立了疲劳加载作用下开孔材性试件的精细有限元模型,并与材性试验结果进行了对比分析,验证了模型的正确性和可靠性。试验结果表明:开孔对Q460高强钢试件的力学性能有不利影响,导致应力集中加剧;在疲劳荷载作用下,增加试件轴向的开孔数量有利于提高试件的延性,但对钢材的耗能能力产生不利影响。开孔试件在低周反复荷载下易在开孔位置发生应力集中导致裂缝产生,且孔洞四周存在鼓曲现象,断后试件整体呈马鞍形。试件厚度对高强钢的破坏模式及力学性能影响显著,在低周疲劳荷载下,开孔试件的破坏形态与未开孔试件差别较大,且随厚度增加呈现两种不同的断口形态,随着试件设计厚度增加,断口截面与试件横截面呈约45°夹角和锯齿形交错相嵌两种断口类型;且随着钢材厚度的增加,试件的抗拉强度、延性和耗能能力均有所提高。加载模式对开孔Q460高强钢的抗拉强度影响较小,随着荷载循环圈数的增加,Q460高强钢的延性降低,耗能能力提高。