含断裂纤维的SiC_f/Ti-6Al-4V复合材料纵向性能研究

采用ANSYS有限元法对含断裂纤维的SiC_f/Ti-6Al-4V复合材料纵向拉伸性能进行分析。结果表明,纤维体积分数越高,该复合材料抗拉强度越高,而相应的应变越低。但纤维体积分数的高低对该复合材料失效模式没有影响。界面剪切强度对该复合材料的抗拉强度和失效模式均有明显影响,低的界面剪切强度导致较低的抗拉强度和渐进的复合材料失效;高的界面剪切强度导致较高的抗拉强度和灾难性的复合材料失效。

基于断裂声波形分析的断裂纤维识别与计数

束纤维拉伸断裂时发出的声信号,可以用来表征束纤维的断裂行为,但拉伸过程中同步产生的噪声会干扰对断裂声信号的判断.为了精确求出束纤维拉伸试验中在某一时刻或某一伸长时的断裂根数,提出了基于小波变换和波形分析的方法来区别纤维断裂声和噪声.对比了不同波形参数区分断裂声和纤维噪声的效果,并提出了复合参数M,试验结果验证了采用M参数临界值所得的断裂纤维总数判定准确,误差率小于5%.根据纤维断裂时间可以计算出单纤维断裂伸长率分布.因为不受纤维强度离散的影响,较之基于束纤维强伸曲线计算的结果,其具有更高的可靠性和准确性.

纤维断裂引起层合板多向刚度减缩的细观力学模型

研究了纤维断裂对连续纤维增强树脂基复合材料刚度的影响 ,建立了分析这种影响的细观力学模型 ,给出了描述纤维断裂引起的单向板四个弹性常数减缩的表达式。分析结果表明 :在纤维断裂为主要损伤控制模式阶段 。

基于纤维断裂的棉精梳机“柔性精梳”分析

棉精梳机高速运转时锡林梳理纤维造成棉纤维断裂和损伤,影响了精梳的梳理质量。因此,本文针对棉纤维的断裂损伤现象,在分析研究理想状态下棉精梳梳理时单纤维的平均梳理力和棉纤维断裂强力的基础上,建立棉精梳机的最高车速即"柔性精梳值"的计算模型;结合现场试验测试锡林梳理纤维前后的短绒含量变化,提出精梳"柔性精梳率"的概念,并提出"柔性精梳"的概念,即车速低于"柔性精梳值"且"柔性精梳率"在合理范围内的精梳梳理为"柔性精梳"。该研究可为新型高速棉精梳机研制及提高精梳质量提供理论依据。

伴随纤维断裂的界面分离能的研究

考虑到Poisson效应和分离界面上摩擦应力的作用,建立了伴随纤维断裂时分离界面摩擦滑移的弹性应力传递模型,分别获得了纤维和基体界面分离和结合区域内的弹性应力解．基于能量平衡,推导出纤维断裂后界面分离需要克服的界面分离能的表达式．就SiC纤维增强复合材料对影响界面分离能的多种因素作参数化的数值计算,且结果和shear-lag结果作比较．结果表明,Poisson效应、剪切效应和摩擦应力能增大界面分离能值,抑制界面分离；而纤维断裂减小了界面分离能值,加速了界面分离．

单向纤维增强复合材料中纤维断裂及其发展

纤维增强复合材料中某根纤维断裂后,断口作为裂纹向何处发展?它可以向纤维和基体的界面发展形成界面脱粘,也可向基体发展,造成基体开裂,从而殃及邻近纤维。另外,一根纤维的断裂会在其邻近纤维中造成应力集中。本文采取轴对称边界无法对这些问题进行仔细研究。本文假定纤维在基体中成六角形分布,即每根纤维周围有六根纤维,均匀地分布在以该纤维为中心的圆周上。为应用轴对称边界元,在具体计算时又把这六根纤维近似地等价为一个与所论纤维同心的圆筒。在这圆筒外面与这圆筒相邻的十二根纤维构成第二层圆筒。如此等等。对裂纹发展方向的判定则采用能量释放率准则。本文还对于纤维基体模量比、摩擦力和纤维体积比对裂纹发展和裂口周围纤维中的应力集中的影响作了系统的研究。

单纤维复合材料断裂实验表征界面研究

对不同表面处理剂处理的4种单纤维增强环氧基复合材料进行了断裂实验,从临界纤维长度、界面剪切强度和单纤维断裂实验中纤维断点周围基体形貌三方面对纤维和基体之间的界面粘结性能进行了分析和评价。实验观察得到的结果是KH 5 5 0处理纤维与环氧的界面粘结最强,其次是KH 5 5 0和KH 5 70混合处理纤维与环氧的界面、KH 5 70处理纤维与环氧的界面。

黄、红麻束纤维断裂强力测定值正态性检验与取舍

运用SPSS13.0统计分析软件与夏皮罗-威尔克(Shapiro-Wilk)法对黄、红麻束纤维断裂强力检测数据分布特征进行了分析,结果表明其分布近似正态分布,检测数据可按置信概率P=0.99时,正常值Fi∈(F-2.58S,F+2.58S)进行取舍。

基于电阻信号的CFRP纤维断裂识别实验及理论模型

碳纤维是决定CFRP复合材料性能的主要因素之一,因此为保证复合材料结构的健康状态、识别纤维的损伤与断裂就显得至为关键。文中通过加载电流并采集电阻信号的方式来识别CFRP复合材料中碳纤维的健康状态,通过实验和理论分析的方法进行了深入研究。实验针对2种不同铺层的试件进行测量:单向层合板[0]8和正交层合板[0/90]4。对试件端部进行了粘接铜箔处理以使试件稳定导电,使用KEITULEY2700数据采集仪测量试件电阻。实验内容包括静态电阻测量、拉伸受力状态下材料的电阻特性分析,并建立和推导了电阻-应变理论分析模型,进行了通电疲劳实验。研究结果表明,碳纤维的铺层角度对CFRP结构电阻有较大影响,[0]8铺层材料电导率和破坏强度约为[0/90]4铺层材料的2倍;CFRP材料受外载荷作用时,损伤程度与其电阻变化有对应的关系,其电阻信号变化可以作为反映材料损伤情况和识别纤维断裂的主要参数;实验结果与所建立的电阻-应变模型拟合结果吻合较好。文中研究的CFRP纤维断裂识别和航空复合材料结构健康监控及实时监测具有重要的意义。

制备预浸料过程中工艺参数对纤维断裂的影响

通过自行设计的浸渍模具,采用熔融浸渍工艺,制备了连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料预浸料,并考察了加工温度、浸渍辊数、停留时间等工艺参数对预浸料孔隙率及复合过程中纤维断裂的影响,并利用正交实验软件对实验结果进行分析,得到孔隙率和断裂率的传递函数,为工业化生产提供了理论基础。

几种棉纤维断裂比强度之间的关系

棉纤维断裂比强度是指未应变的纤维试样,每单位线密度(Tex)所承受的断裂负荷,单位为厘牛顿/特克斯(cN/tex)或克力/特克斯(Sf/tex),是表示棉纤维抵抗拉伸破坏能力的指标之一。 测定棉纤维断裂比强度(下称纤维强度)的仪器和方法较多,国际上常用的有斯特洛(STELOMETER)强伸度仪、卜氏(PRESSLEY)强度仪。

苎麻单纤维断裂强力的异常值剔除与不确定度评估

运用夏皮罗-威尔克(Shapiro-Wilk)法对电子强力仪测定的苎麻单纤维断裂强力检测数据的分布特征进行了分析,结果表明其分布近似正态分布。检测数据可按狄克逊(Dixon)法进行检验,剔除异常值。分析了测定强力时产生的不确定度因素,并对其进行了评估,找出了影响测定结果准确度的主要原因。

热/机械载荷作用下金属基复合材料多纤维断裂的应力场

作为研究金属基复合材料破坏特性的前期工作,主要讨论了在热/机械载荷作用下多纤维断裂的复合材料应力场.运用影响函数加权叠加方法求解复合材料多纤维断裂时的应力场,并利用了已得出的结论:断裂纤维只对附近纤维与基体的应力有影响.可将影响函数仅建立在与断裂纤维紧邻的纤维和基体范围内.根据以上结论,对求解多纤维断裂问题的模型进行简化,基于剪切滞后模型理论,控制微分方程建立在受纤维断裂影响的纤维和基体范围内,大大降低求解的计算量,把金属基复合材料的应力场与纤维和基体体积分数以及纤维-基体界面特性定量地联系起来.

连续玻纤增强聚丙烯预浸带熔融浸渍过程纤维断裂研究

为提高连续玻纤增强聚丙烯预浸带(PP/GF)性能,采用熔融浸渍法制备连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带,研究了PP熔体浸渍连续GF束过程。基于Weibull分布函数建立了纤维断裂数学模型,预测预浸带生产过程中纤维断裂率并描述实验结果。结果表明,模型与实验数据吻合较好,能够为工业化生产提供指导;纤维束在浸渍模具中受到树脂熔体的作用,及纤维与设备之间的摩擦是影响纤维断裂的主要因素,适当提高浸渍模具温度,降低纤维束牵引速度,增大浸渍模具间隙能有效降低纤维断裂率,提高工艺稳定性。

波形特征和频谱特征组合识别纤维断裂声信号

利用波形特征和频谱特征组合的方法,去除背景噪声和瞬态噪声对纤维断裂声信号判识的影响,实现对纤维断裂声信号的准确识别.首先,采用小波包法去除部分背景噪声,然后利用其波形和频谱特征去除声信号中的剩余噪声.试验结果证明,该方法的误差率小于4%,可以有效应用于纤维断裂伸长率的表征.

长玻纤增强塑料注射成型纤维断裂概述

长玻纤增强塑料(LGFT)能有效改善塑料强度,拓展了塑料的应用范围;但注塑成型中常有纤维断裂的问题而影响玻纤增强效果。文中根据长玻纤增强塑料注射成型的研究成果,从材料、工艺、设备、数学模型和数值模拟方面介绍了注射成型对LGFT制品内玻纤长度的影响,总结了工艺参数及设备结构对纤维断裂的影响,以及纤维断裂模型的进展和数值模拟在纤维长度预测的应用,归纳了LGFT成型加工的适用范围和研究趋势。

硼纤维增强钛基复合材料中的纤维断裂影响区域

研究了硼纤维增强钛基复合材料中纤维断裂后的影响区域,在裂纹扩展统计理论的基础上,经过理论分析和实验得到了1种合理的简化模型.结果表明,复合材料中1根纤维断裂后引起的应力再分布和应力集中明显影响其邻近的未断裂纤维.伴随着贯穿纤维的原始裂纹逐步扩展,其影响区域(即纤维的影响长度区域)亦逐步扩大.当增强纤维的体积分数较小时,金属基体的加工硬化也影响纤维和复合材料的破坏过程.

单向纤维复合材料中纤维断裂诱发应力分布的有限元分析

采用有限元方法,对单纤维断裂引起的局部应力集中进行了分析,讨论了纤维体积百分含量对应力传递的影响.结果表明:断裂纤维引起的应力扰动具有明显的局部特征,即邻近的第一根纤维承担裂纹释放的主要载荷,离断裂位置越远,应力集中程度越小;同时应力集中程度随着纤维体积百分含量的提高而加剧.

盐胁迫下施钾调节棉纤维断裂比强度的糖代谢机制

【目的】研究盐胁迫下施钾调节棉花纤维断裂比强度的糖代谢机制,为盐碱地适量施钾提供理论依据。【方法】以中棉所79(耐盐型)和泗棉3号(盐敏感型)为试验材料,通过设置3个土壤电导率(低盐1.68~1.78 dS·m^-1、中盐6.21~6.42 dS·m^-1、高盐10.59~11.08 dS·m^-1),3个施钾量(0、150、300 kg·hm-2),研究了盐胁迫下施钾对棉花纤维断裂比强度、纤维加厚发育期纤维素累积和蔗糖、β-1,3-葡聚糖及相关酶活性的影响。【结果】(1)盐胁迫显著降低了棉花纤维断裂比强度;施钾显著缓解了中、高盐胁迫下盐分对纤维断裂比强度的影响,但施钾150、300 kg·hm^-2处理间无显著差异。盐碱地施钾,中棉所79的纤维断裂比强度增幅高于泗棉3号。(2)盐胁迫降低了纤维加厚期纤维素的累积量,降低了纤维蔗糖含量并提高了β-1,3-葡聚糖含量;盐碱地施钾则提高了纤维加厚发育期纤维素最大累积速率,提高了花后28 d磷酸蔗糖合成酶以及β-1,3-葡聚糖酶的活性,提高了蔗糖及β-1,3-葡聚糖含量,且施钾缓解作用随盐胁迫程度加重而逐渐减弱。施钾条件下,中棉所79的纤维素最大累积速率及β-1,3-葡聚糖酶活性的增幅高于泗棉3号。【结论】盐碱地适量施钾可缓解盐胁迫对棉花纤维断裂比强度的影响。