声发射技术在复合材料壁板压-剪复合载荷疲劳试验损伤扩展监测中的应用

利用声发射技术对某飞机复合材料机身壁板压-剪复合载荷疲劳试验中位于壁板长桁上的两处初始损伤开展了连续跟踪监测,试验过程中对各监测通道声发射信号的幅值、能量、计数等特征参数进行实时统计分析,在试验中成功监测到其中一处损伤的扩展,为试验结论分析提供了重要数据支撑。

考虑Ⅲ型断裂的复合材料加筋壁板界面损伤扩展

复合材料加筋壁板筋条-蒙皮界面损伤研究中Ⅲ型断裂能的作用往往被忽略,本文结合物理试验和数值方法对复合材料开剖面工形加筋壁板和闭剖面Ω形加筋壁板开展了后屈曲筋条-蒙皮界面损伤扩展研究。利用考虑法向压缩抑制界面剪切失效机制的新形界面损伤起始准则和考虑Ⅲ型断裂的Reeder界面损伤扩展准则对两种构形加筋壁板后屈曲历程进行数值模拟分析,对比两种构形壁板的屈曲模式、破坏形式以及筋条-蒙皮界面损伤扩展时的各形能量释放率的分布情况。得出闭剖面Ω形加筋壁板筋条-蒙皮界面主要在面外剥离力的作用下损伤扩展,I型断裂能在界面的损伤起始和扩展中起主要作用;开剖面工形加筋壁板界面主要在剪力的作用下损伤扩展,Ⅲ型断裂能在损伤横向扩展中起主导作用。上述研究阐述了各形断裂能在复合材料加筋壁板界面损伤扩展过程中的作用机理,为复合材料加筋壁板后屈曲数值模拟分析方法研究奠定基础。

岩石疲劳损伤扩展规律CT细观分析初探

利用笔者研制的CT(ComputerizedTomography)机专用三轴加载试验设备 ,进行了实时的岩石疲劳损伤演化CT细观试验。从细观尺度证实了岩石疲劳破坏存在门槛值 ,研究了循环荷载最大应力值的变化对岩石疲劳破坏的影响机理 ,得到了岩石细观疲劳损伤扩展的初步规律。

复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤扩展特性

进行了碳纤维增强复合材料蜂窝夹芯板低速冲击试验及冲击后面内单向压缩试验,并采用解析解方法对含低速冲击损伤的复合材料蜂窝夹芯板在面内单向压载作用下的损伤扩展过程进行了预测与分析,分析结果与试验结果吻合较好。研究进一步扩展了解析解模型,使之能够预测和分析在面内双向拉压载荷作用下含低速冲击损伤的复合材料蜂窝夹芯结构的损伤扩展特性。分析结果表明,施加面内横向拉伸载荷会延迟复合材料蜂窝夹芯结构在面内纵向压载作用下低速冲击损伤扩展过程,从而提升结构在纵向的残余压缩强度。

单轴压缩岩石损伤扩展细观机理CT实时试验

利用最新研制的CT机专用加载设备，完成了单轴压缩荷载作用下岩石细观损伤扩展特性CT实时试验。得到了清晰的岩石破坏全过程中微孔洞被压密，微裂纹萌生、发展、贯通破坏和卸荷等不同发展阶段的CT图像。基于岩石损伤扩展的细观机理，将岩石应力－应变全过程曲线分为5段，为岩石损伤本构模型的建立提供了重要基础。结果表明，利用这套设备进行岩石细观损伤力学特性的研究是可行的。

寒区冻融环境条件下岩石损伤扩展研究探讨

本文借助于岩石材料冻融循环 CT扫描实验 ,对岩石材料在冻融循环条件下损伤扩展特性进行研究 ,着重探讨了冻融循环次数对岩石材料损伤扩展的影响 .

岩石损伤扩展力学特性的CT分析

将CT识别技术用于岩石损伤扩展研究，对岩石损伤扩展过程进行即时CT扫描。发现CT数的大小、分布规律及其变化情况与岩石损伤扩展密切相关，揭示了岩石损伤扩展过程中CT数与应力、应变间的定量关系，为建立岩石损伤扩展本构关系奠定了基础。

冻融循环条件下岩石损伤扩展研究初探

借助于岩石材料冻融循环CT扫描实验 ,对岩石材料在冻融循环条件下损伤扩展特性进行研究 。

裂隙岩石单轴压缩损伤扩展细观机理CT分析初探

完成了单一裂纹的裂隙砂岩单轴压缩条件下细观损伤破坏机理CT实时试验,得到了裂纹萌生、发展、宏观裂纹形成、破坏等各阶段的CT图像、CT数和CT数方差。结果表明,与无预制裂隙的岩石试样相比,已有预制裂纹对新的裂纹的起裂位置及贯通性宏观破坏裂纹的形成具有重要影响,预制裂纹的存在导致裂隙砂岩试样的扩容量大于完整试样破坏时的扩容量。

冻融受荷岩石唯象损伤扩展特性探讨

针对工程地质和岩土工程中所涉及到的冻害问题,从细观力学机理出发,将冻融循环次数及应变和岩石的损伤变量联系起来,得到宏细观相结合的冻融受荷岩石损伤演化方程及损伤扩展本构关系;对冻融荷载作用后的岩石进行唯象损伤扩展特性分析.研究发现:岩石的冻融损伤是一个疲劳损伤破坏过程,在寒区岩体工程设计和施工中,必须考虑冻融损伤的影响;寒区工程结构受荷岩石的岩性、初始损伤状态及力学性质的不同,造成冻融循环和荷载对损伤扩展的影响差别非常大,并表现出终态的宏观差异.

定应力幅值往复拉伸过程中推进剂的损伤扩展

对复合固体推进剂进行不同应力幅值条件下的往复拉伸试验,找出加载过程中往复拉伸曲线、特征应变以及耗散能的变化规律,以分析定应力幅值往复拉伸过程中推进剂的损伤特性。结果表明：往复拉伸过程中耗散能的变化反映了推进剂在不同拉伸应变下损伤形式不同,往复过程中的耗散能主要由基体的粘性耗散与破坏提供,应力幅值与往复拉伸寿命的对数之间线性相关性良好。

复合材料开口板压缩载荷下损伤扩展及强度影响因素研究

针对复合材料开口结构在压缩载荷下损伤扩展问题,采用累积损伤方法,对典型铺层方式下层合板压缩强度和损伤扩展规律进行了数值模拟研究。研究结果表明:不同铺层方式对含孔层合板的强度特性和损伤扩展形式有显著影响。在此基础之上,进一步研究了不同开口尺寸、不同铺层比例对层合板压缩强度的影响。

复合材料层合板动态断裂韧性与损伤扩展的实验研究

研究了复合材料层合板在冲击载荷和不同温度条件下的力学行为及破坏机理。在不同温度环境下 ,利用MTS材料试验机 ,采用中等应变速率 (1/S) ,对玻璃布一环氧层板实施了冲击拉伸断裂实验 ,测试了该材料在不同温、不同应变速率下的断裂韧性值。分析了玻璃布

UHM WPE/HDPE层合板拉伸损伤扩展的有限元数值模拟

为了优化设计PE/PE层合板复合材料和准确评价其性能,必须深入地研究该类材料的损伤破坏机理,进而揭示其损伤扩展规律,预测因损伤的存在对材料刚度、强度等宏观性能的影响。基于拟三维模型的概念,提出了适合于数值模拟PE/PE层合板复合材料力学行为的修正模型。应用此有限元数值模型,对3种准各向同性UHMWPE/HDPE层合板在拉伸载荷条件下的损伤及损伤扩展进行了模拟,对这些材料的破坏机理进行了探讨,并预测了它们的强度。通过试验,可知应用上述模型进行数值模拟所获得的结果与试验数据是吻合的。证明了修正后的有限元数值模型的有效性。

路基上CRTSⅡ型板式轨道纠偏作业损伤扩展规律

基于纠偏作业工艺,建立了路基上中国铁路轨道系统(CRTS)Ⅱ型板式轨道有限元模型,研究轨道板宽窄接缝离缝、轨道板砂浆层离缝、支承层裂纹在纠偏作业中的扩展规律.结果表明:宽窄接缝离缝会减弱轨道板宽窄接缝粘结界面抵抗损伤的能力;砂浆层离缝对轨道板砂浆层粘结界面损伤的影响较小;支承层裂纹在纠偏作业过程中会进一步向支承层内部扩展.

钢筋混凝土梁柱损伤扩展模型

从钢筋混凝土梁柱构件的损伤扩展过程出发,在加载过程中动态计算并更新模型的损伤区长度,同时结合修正的2点Gauss Radau积分方案保证损伤区长度范围内仅包含1个积分点,避免了Scott和Fenves分段纤维梁柱模型的塑性区长度敏感性问题.钢筋混凝土悬臂柱的试验与数值对比分析表明,本文模型不仅具有较好的计算精度,而且能够模拟钢筋混凝土梁柱构件的损伤扩展.

冻融循环条件下岩石损伤扩展研究初探

借助于岩石材料冻融循环ＣＴ扫描实验，对岩石材料在冻融循环条件下损伤扩展特性进行研究，着重探讨了冻融循环次数对岩石材料损伤扩展的影响。

三轴受力状态下岩石损伤扩展力学特性研究

将先进的计算机层析 (CT)技术应用于岩石损伤扩展特性研究 ,对岩石在三轴受力状态下损伤扩展力学特性进行即时CT扫描。

根据损伤扩展力预测压电断裂载荷

运用连续损伤理论,提出了两种预测压电断裂载荷的模型.模型1以力损伤扩展力作为依据;模型2则以力电损伤扩展力的线性组合作为依据.分析发现,模型2预测的断裂载荷比模型1标准差更小,因此力电损伤扩展力对断裂都有影响.从模型2的参数中可以看出,力损伤扩展力比电损伤扩展力对压电断裂的影响更大.

各向同性损伤与损伤扩展力

讨论用双标量表征各向同性损伤的具体形式，扼要阐明损伤扩展力的物理含义和各向同性损伤扩展力的计算表达式，导出各向同性损伤、损伤扩展力与细观的裂纹密度参数之间的定量关系。最后给出计算实例。