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。

纤维素醚结构对CSA水泥砂浆拉伸黏结强度的影响

研究了固定水灰比条件下具有不同取代度和取代基团的5种纤维素醚在0.3%和0.6%掺量时对硫铝酸盐(CSA)水泥砂浆拉伸黏结强度的影响,并结合保水率测试及压汞法对砂浆孔结构进行分析,探讨了纤维素醚结构对其拉伸黏结强度的影响机制.结果表明:对于同类纤维素醚,高取代度的引气多,改性砂浆孔隙率大、拉伸黏结强度低;对于不同类纤维素醚,羟乙基甲基纤维素醚改性砂浆的孔隙率较羟丙基甲基纤维素醚改性砂浆的要小,拉伸黏结强度更高.基于测试结果提出了CSA水泥砂浆拉伸黏结强度影响因子模型.

考虑颗粒团聚影响的聚合物基复合材料温度相关性拉伸断裂强度理论表征模型

聚合物基复合材料在不同温度下的拉伸断裂强度一直是人们关注的焦点,颗粒作为一种常见增强相可以显著提高聚合物基复合材料的拉伸断裂强度。然而,随着颗粒体积分数的增加,颗粒将会发生团聚现象,从而影响增强效果。针对颗粒增强聚合物基复合材料,通过计及颗粒团聚的影响,以及材料热物理性能随温度的演化,建立了一个考虑团聚影响的温度相关性拉伸断裂强度理论表征模型。模型得到了实验数据的良好验证。研究成果为定量表征不同颗粒含量、不同温度下复合材料的拉伸断裂强度提供了一种有效途径,加深了对不同温度下团聚现象对复合材料力学性能影响的认识。

纤维束拉伸件几何尺寸对界面横向拉伸强度影响分析

纤维与基体的界面对复合材料的力学性能和耐久性有很大影响。相比于传统界面测试方法得到的界面剪切强度(IFSS),采用横向纤维束拉伸试验测得的横向拉伸界面强度可直观地反映纤维束与树脂间的界面性能,同时不受纤维组织微结构的影响,是树脂传递模塑(Resin transfer moul-ding, RTM)成型三维机织复合材料性能预测所需的重要参数。本工作建立了一种考虑纤维与树脂的热膨胀系数差异以及树脂固化收缩影响的横向纤维束拉伸试样的有限元模型,分析界面处的横向应力分布和破坏模式。然后用RTM工艺制备碳纤维束增强环氧树脂横向拉伸试验件,结果验证了模型的准确性。比较不同横向拉伸试样在界面处的受力状态,结果表明,十字型试样能有效改善边缘应力集中的现象,且在界面中心区域受力均匀,得到的横向拉伸强度更加精确。此外,讨论了十字型样品的伸出端宽度、长度等特征尺寸以及增强纤维类型对测试结果的影响。在选择纤维束横向拉伸试样时,为获得更加准确的界面横向拉伸强度,试样伸出端的宽度应尽可能大一些,但需要小于伸出端总长度的1/2以获得理想的破坏模式。

氦泡对Cu/Nb层状材料界面拉伸屈服强度影响的分子模拟

基于分子动力学方法模拟研究了含氦泡Cu/Nb层状材料的界面拉伸屈服强度,考察了氦泡内压、氦泡尺寸和层厚对界面拉伸屈服强度及其变形机理的影响.研究结果发现,界面氦泡可以诱导界面位错成核,改变层状材料微观演化过程,显著降低了Cu/Nb层状材料的界面拉伸屈服强度.界面拉伸屈服强度随氦泡直径增大而减小,表现出明显的尺寸效应.典型的3 nm直径的平衡氦泡使得界面拉伸屈服强度(上屈服极限)相对于无氦泡情况降低约12%,而直径为6 nm的平衡氦泡使得界面拉伸屈服强度下降约33%.研究还发现,层厚对Cu/Nb层状材料的上屈服极限影响甚微,而对下屈服极限影响显著.前者归因于Cu/Nb界面的结构对称性和加载方式的对称性,使得界面应力及位错成核应力对层厚不敏感;后者则归因于层厚的增加给位错运动和演化提供了更大的空间,导致应力在屈服阶段的快速下降.

砂岩双轴压缩应力状态下的拉伸强度的实验研究

岩石材料的拉伸强度对于井壁稳定校核计算是一个比较重要的基础参数。一般的,对于金属材料,可以通过拉伸试验机来直接获得抗拉强度;但是对于岩土类材料,这种方法从第一步制样上可行性就较差。在实验室内获得岩石抗拉强度最常用的方法是巴西劈裂法,这是一种间接获得岩石单轴抗拉强度的方法,目前被ISRM(国际岩石力学协会)推荐并得到了广泛的应用。但这种方法也存在一定的局限性:首先,由于无法还原岩石的初始压实状态,因此在校核超深层岩石的拉伸强度时会有偏差;此外,这种方法的前提假设是岩石在线弹性阶段过后直接发生脆性破坏,这与砂岩实际变形规律不符。基于以上问题,本文从屈服理论出发,通过双轴压缩实验的方法确定了砂岩在地下的真实拉伸屈服强度以及极限拉伸强度,实验表明砂岩的屈服强度随围压增大而增大,符合岩石材料越致密强度越高的普遍认识。通过拟合外推可以得到等效的砂岩单轴拉伸屈服强度,与巴西实验数据结果非常接近,验证了这种方法获得带围压下砂岩拉伸屈服强度的可靠性。通过研究双轴压缩应力状态下砂岩的拉伸强度,可以为卸载工况下砂岩发生拉伸破坏提供更准确的校核依据,为砂岩井壁稳定提供理论与实验支撑。

水泥及胶粉掺量对砂浆拉伸黏结强度的影响

为提高砂浆拉伸黏结强度,研究了不同水泥及胶粉掺量对砂浆拉伸黏结强度的影响。结果表明:当水泥掺量较低时,增加胶粉掺量能在一定程度上提高砂浆的拉伸黏结强度;当胶粉掺量较小时,增加水泥掺量能显著提高砂浆的拉伸黏结强度;当水泥掺量与胶粉掺量均较大时,同时增大水泥与胶粉掺量会降低砂浆的拉伸黏结强度。

碳纤维复合材料拉伸强度测量不确定度的评定

为了评定碳纤维复合材料拉伸强度测定结果的可靠性,找出影响复合材料拉伸强度测试的主要因素,以进口T800S级碳纤维制备的单向复合材料样件为试样,通过建立数学模型,计算了测试过程中引入的各种不确定度分量,并获得碳纤维复合材料拉伸强度测试的合成标准不确定度和扩展不确定度。结果表明:进口T800S级碳纤维复合材料拉伸强度的扩展不确定度结果为(1859±95.6)MPa,主要来源为厚度测量结果重复性和强度测量结果的重复性。

织物芯输送带拉伸强度试验下各数据的概率分布研究

从织物芯输送带拉伸强度试验获得应力与形变的样本数据,对拉伸强度、拉断力、拉断伸长率、参考力伸长率进行了分析统计;以不同的概率分布模型进行了拟合,并采用K-S检验法确定了各数据最适用的概率分布模型,对拉伸强度进行了简单的可靠性分析。研究结果表明,拉伸强度分布、拉断力分布、拉断伸长率最适合用Laplace分布来描述,而Weibull分布最适用于参考力伸长率分布。该试验的统计分析结果可为深入认识输送带的变形破坏规律和工程安全可靠度或失效概率研究提供试验数据支撑。

高分子预铺防水卷材主体材料拉伸强度影响因素探讨

通过试验分析探讨了主体材料配方及生产工艺参数(模具模口开度、三辊温度、三辊机与模具间距、挤出速度与三辊速度差等)对P类高分子预铺防水卷材主体材料拉伸强度的影响。在本研究范围内,主体材料配方中适量引入茂金属聚乙烯、模具模口开度设为0.90 mm、三辊温度选择方案3、三辊机与模具间距为12 cm、挤出速度与三辊机速度差为13%时可制得性价比良好的0.90 mm厚高分子预铺防水卷材主体材料聚乙烯片材。

水泥基瓷砖胶拉伸粘结强度影响因素的研究进展

瓷砖胶是瓷砖铺贴系统中重要的组成部分,拉伸粘结强度则是瓷砖胶最重要和最基本的性能。本文综述了水泥基瓷砖胶拉伸粘结强度的影响因素,包括原材料组成和外部条件等,并在此基础上,对水泥基瓷砖胶进一步的研究方向提出了相应的建议。

双向拉伸聚酰胺(尼龙)薄膜拉伸强度不确定度的评定

本文分析了双向拉伸聚酰胺(尼龙)薄膜拉伸强度测定的不确定度,通过建立测量不确定度的数学模型,分析了拉力机测试不确定度、厚度测试不确定度、宽度测试不确定度、重复性测试不确定度等因素对于测量不确定度的影响,并对其进行评定,研究表明重复性测试因素对于不确定度结果的影响最大。

建筑结构胶粘剂拉伸剪切强度测定的影响因素

为了解决建筑工程中的建筑结构胶粘剂拉伸剪切强度的检测问题,本文介绍了建筑结构胶粘剂拉伸剪切强度测定技术,分析了建筑结构胶粘剂拉伸剪切强度测定关键点,以及能够影响到测定结果的各项因素,提出了很多外界因素都有可能对建筑结构胶粘剂拉伸剪切强度测定结果造成影响的观点。通过科学开展试验分析,最终得出了胶层厚度、固化温度、晾置时间与加载速率发生变化后,都将会对固化温度结果造成影响,只有克服各项因素的变量,才能让测定结果得到应有的保障。

焊接结构拉伸强度及蠕变性能的小冲孔评价研究进展

作为一种微试样试验技术,小冲孔试验不仅试样体积微小,适用于复杂结构局部性能的分析,而且能够满足不同温度及介质环境下的材料力学性能试验要求。近年来,在材料蠕变性能、拉伸性能、断裂性能评价等方面都受到了学者们广泛关注。随着小冲孔试验技术的快速发展,如何利用该技术实现焊接接头性能的准确评价成为了亟待解决的问题。本文针对焊接接头拉伸强度及蠕变性能的小冲孔评价研究进展进行了综述,阐述了小冲孔试验技术在不同焊接结构中的应用,并总结了焊接接头拉伸强度(屈服强度、抗拉强度、断后延伸率)的小冲孔评价方法以及高温条件下焊接材料蠕变应力、应变参数与小冲孔蠕变参量之间的关系,分析了目前研究中的难题,进而对小冲孔试验技术评价焊接结构性能的研究前景进行了展望,以期为相关技术的进一步发展提供参考。

瓷砖胶粘剂在浸水条件下的应用及拉伸胶合性能研究

瓷砖胶粘剂是建筑施工场所常用的材料之一,具有便捷、耐用、安全等优点,为更加合理的添加最优比例的瓷砖胶粘剂的组成配料。分析了浸水条件下外界环境、施工工艺、原料成分等因素对瓷砖胶拉伸胶粘性能影响,分别对比了纤维素醚、级配砂、早强剂、再生砂用量、可再分散乳胶粉等添加剂对瓷砖胶的拉伸粘合性能影响,对瓷砖胶的拉伸胶粘性研究进行综合分析,最后对目前瓷砖胶的性能进行总结和展望。为进一步推动建筑施工用瓷砖胶在浸水条件下的应用制备提供参考。

电弧闪爆对织物厚度和拉伸强度的影响

为探究电弧燃爆对防电弧织物物理性能的影响,采用织物测厚仪和万能材料试验机对3种防电弧织物在不同入射能量电弧闪爆过程中引起织物厚度和拉伸强度性能变化的规律进行研究。结果表明:防电弧织物的厚度在较低入射能量条件下,织物的厚度增加不明显;在较高入射能量条件下,织物厚度增加明显,形成厚度增加的主要原因是织物纤维碳化膨胀。织物拉伸强度随着电弧闪爆入射能量增大而逐渐下降,拉伸强度变化率则呈先小后大再变小再变大的波浪式趋势。

一种基于材料细观特征量的PBX拉伸强度理论模型

为给塑性黏结炸药(PBX)的力学强度设计提供支撑、探索材料细观特征量与材料强度之间的定量规律,应用微裂纹扩展区理论,将PBX炸药的单轴拉伸过程中力学响应特征的变化归结为扩展裂纹取向角度的增加,将扩展裂纹最大取向角与拉伸强度相关联,构建了基于材料细观特征量的拉伸强度理论模型,并采用不同温度的单轴拉伸实验验证了该理论模型的有效性。研究表明:该拉伸强度理论模型可以实现对PBX炸药拉伸强度与炸药微裂纹密度、颗粒/黏结剂界面性能以及颗粒/黏结剂体系的表观杨氏模量、泊松比等细观特征量之间关系的定量描述。

饱和硬岩直接拉伸强度的估算与验证

因试样制备、试验操作等限制,获得饱和岩石的直接拉伸强度较为困难。为对饱和硬岩的直接拉伸强度进行合理估算并验证其可靠性,同时分析水对估算误差的影响,设计完成了干燥、饱和状态下两种硬岩的单轴压缩和直接拉伸声发射试验。基于Griffith理论和Hoek-Brown(H-B)强度准则,通过裂纹体积应变法确定岩石起裂应力,估算饱和硬岩的直接拉伸强度和H-B强度参数m_(i)。结合声发射波形信号频谱特性,分析两者估算结果的准确性。结果表明,基于Griffith准则并采用起裂应力估算饱和硬岩的直接拉伸强度是一种较可靠的方法。对于干燥硬岩,该方法确定的直接拉伸强度估算值比试验值偏小。饱和硬岩直接拉伸强度估算值与试验值基本接近,这是因为硬岩饱和后,延性和蠕变趋向增强,并发生更多的微观拉破裂。饱和硬岩的m_(i)值增大与增多的微观拉破裂有关,m_(i)值变化可用于描述饱和硬岩的软化程度。基于Griffith准则并采用起裂应力估算的岩石直接拉伸强度和H-B强度参数m i可用于岩体工程的早期设计。

金属化纤维电磁防护复合材料拉伸强度及失效研究

本文以镀镍碳纤维作为主要增强材料;基于经典层合板理论进行了材料建模和性能参数设定,采用Hashin准则作为材料的失效行为判据,对该材料的拉伸强度进行了数值计算。用热压罐成型工艺制备了金属化纤维电磁防护复合材料,对该材料的室温拉伸强度性能进行了实测。对数值计算结果和实测结果进行分析对比,发现两者较为吻合,实现对电磁防护复合材料的力学和失效性能进行有效预判,从而缩短产品的结构力学设计周期。

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。