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纤维增强复合柔性软管的失效与修复 被引量:2
1
作者 王元 莫仁杰 王勇 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期244-251,共8页
纤维增强复合柔性软管(Fibre-Reinforced Polymer Flexible,FRPF)是为深水油气开发研制的一类新型软管,具有低重量-强度比和耐腐蚀等优点,广泛适用于深水和超深水海上油气田开发项目。实际工程应用中,安装事故、不可预见的环境事件、复... 纤维增强复合柔性软管(Fibre-Reinforced Polymer Flexible,FRPF)是为深水油气开发研制的一类新型软管,具有低重量-强度比和耐腐蚀等优点,广泛适用于深水和超深水海上油气田开发项目。实际工程应用中,安装事故、不可预见的环境事件、复杂海洋荷载作用、输送油气介质的温度荷载等,可能造成软管的失效破坏。FRPF的失效形式和机理尚未完全判明,各类失效的维修方式还未完善,存在应急保障风险。这种应急保障风险,在一定程度上限制了FRPF在实际海上油气田开发项目的应用。论文对FRPF的失效模式和机理进行分析,提出FRPF外保护套、环空、再连接等维修方法,为实际工程FRPF维修工作提供方案基础。 展开更多
关键词 纤维增强聚合物软管 纤维聚合物软管失效 软管维修
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单向纤维增强陶瓷基复合材料单轴拉伸行为 被引量:20
2
作者 李龙彪 宋迎东 孙志刚 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期154-160,共7页
采用细观力学方法对单向纤维增强陶瓷基复合材料的单轴拉伸应力-应变行为进行了研究。采用Budiansky-Hutchinson-Evans(BHE)剪滞模型分析了复合材料出现损伤时的细观应力场,结合临界基体应变能准则、应变能释放率准则以及Curtin统计模... 采用细观力学方法对单向纤维增强陶瓷基复合材料的单轴拉伸应力-应变行为进行了研究。采用Budiansky-Hutchinson-Evans(BHE)剪滞模型分析了复合材料出现损伤时的细观应力场,结合临界基体应变能准则、应变能释放率准则以及Curtin统计模型三种单一失效模型分别描述陶瓷基复合材料基体开裂、界面脱粘以及纤维失效三种损伤机制,确定了基体裂纹间隔、界面脱粘长度和纤维失效体积分数。将剪滞模型与3种单一失效模型相结合,对各个损伤阶段的应力-应变曲线进行模拟,建立了准确的复合材料强韧性预测模型,并讨论了界面参数和纤维韦布尔模量对复合材料损伤以及应力-应变曲线的影响。与室温下陶瓷基复合材料单轴拉伸试验数据进行了对比,各个损伤阶段的应力-应变、失效强度及应变与试验数据吻合较好。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 剪滞模型 基体开裂 界面脱粘 纤维失效 应力-应变曲线
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陶瓷基复合材料低循环拉—拉疲劳寿命预测 被引量:4
3
作者 孙志刚 许仁红 宋迎东 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期31-36,共6页
采用细观力学方法建立预测纤维增强陶瓷基复合材料低循环拉—拉疲劳寿命的模型。该模型考虑初始加载到疲劳峰值应力时,基体出现裂纹,纤维/基体界面发生脱粘,部分纤维将发生断裂,并采用统计方法得到初始加载到峰值应力时的纤维失效体积分... 采用细观力学方法建立预测纤维增强陶瓷基复合材料低循环拉—拉疲劳寿命的模型。该模型考虑初始加载到疲劳峰值应力时,基体出现裂纹,纤维/基体界面发生脱粘,部分纤维将发生断裂,并采用统计方法得到初始加载到峰值应力时的纤维失效体积分数;在后续循环过程中,考虑纤维相对基体在界面脱粘区滑移造成界面切应力下降,纤维失效模型与Evans界面磨损模型相结合,得到循环过程中纤维失效体积分数与界面切应力、循环数之间的关系;当纤维失效导致剩余强度下降,并小于疲劳峰值应力时,判断材料失效。采用剩余强度方法对陶瓷基复合材料的S-N曲线进行预测,并将预测的S-N曲线与试验数据进行对比,结果吻合较好。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 寿命预测 纤维失效 界面磨损 S-N曲线
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钛基复合材料中的微区应力分布 被引量:1
4
作者 原梅妮 杨延清 +1 位作者 罗贤 张荣军 《材料研究学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期389-393,共5页
使用三纤维/基体有限元模型研究了纤维失效和基体屈服后钛基复合材料内微区应力分布,结果表明:钛基复合材料内纤维失效端面的轴向应力降为0,承载能力降低,相邻基体和未失效纤维的承载能力升高;随着纤维体积分数的增大,失效后应力和失效... 使用三纤维/基体有限元模型研究了纤维失效和基体屈服后钛基复合材料内微区应力分布,结果表明:钛基复合材料内纤维失效端面的轴向应力降为0,承载能力降低,相邻基体和未失效纤维的承载能力升高;随着纤维体积分数的增大,失效后应力和失效前应力的比值增大;当中心纤维断裂时,纤维体积分数高的复合材料立即失效,且失效形式为共面失效;对于纤维体积分数低的复合材料,基体屈服对纤维与基体之间的载荷传递有重要的影响. 展开更多
关键词 材料科学基础学科 钛基 纤维失效 微区应力 有限元分析
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CFRP高速铣削渐进损伤切削力模型研究 被引量:4
5
作者 王涛 王盛 张立峰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第5期736-742,共7页
基于VUMAT子程序编写三维Hashin失效准则、材料刚度退化,采用Abaqus/Explicit建立求解CFRP高速铣削渐进损伤切削力模型,并通过相同实验参数进行验证,分析了纤维方向对铣削过程中切削力、应力以及材料失效的影响机制。结果表明,CFRP高速... 基于VUMAT子程序编写三维Hashin失效准则、材料刚度退化,采用Abaqus/Explicit建立求解CFRP高速铣削渐进损伤切削力模型,并通过相同实验参数进行验证,分析了纤维方向对铣削过程中切削力、应力以及材料失效的影响机制。结果表明,CFRP高速铣削切削力实验值与仿真值误差小于5%,说明渐进损伤模型可靠性较高;纤维方向对切削过程中切削力和应力有显著影响,切削力与应力都遵循规律:45°>90°>0>135°,不同角度切削力与应力差异主要是由纤维强度各向异性以及纤维受到刀尖不同类型作用力导致的。此外,切削过程中材料损伤是渐进发生的,纤维角度对材料失效也有重要影响,其中45°方向纤维失效规模最大,135°方向纤维失效规模最小。 展开更多
关键词 渐进损伤 VUMAT子程序 高速铣削 切削力 纤维失效
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EFFECT OF FIBER FAILURE ON QUASI-STATIC UNLOADING/RELOADING HYSTERESIS LOOPS OF CERAMIC MATRIX COMPOSITES 被引量:1
6
作者 李龙彪 宋迎东 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI 2011年第1期94-102,共9页
The two-parameter Weibull model is used to describe the fiber strength distribution.The stress carried by the intact and fracture fibers on the matrix crack plane during unloading/reloading is determined based on the ... The two-parameter Weibull model is used to describe the fiber strength distribution.The stress carried by the intact and fracture fibers on the matrix crack plane during unloading/reloading is determined based on the global load sharing criterion.The axial stress distribution of intact fibers upon unloading and reloading is determined based on the mechanisms of fiber sliding relative to matrix in the interface debonded region.The interface debonded length,unloading interface counter slip length,and reloading interface new slip length are obtained by the fracture mechanics approach.The hysteresis loops corresponding to different stresses considering fiber failure are compared with the cases without considering fiber failure.The effects of fiber characteristic strength and fiber Weibull modulus on the fiber failure,the shape,and the area of the hysteresis loops are analyzed.The predicted quasi-static unloading/reloading hysteresis loops agree well with experimental data. 展开更多
关键词 ceramic matrix composites hysteresis loops matrix cracking interface debonding fiber failure
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风电叶片多轴向经编织物建模方式研究 被引量:2
7
作者 唐金钱 朱小芹 +1 位作者 鲁晓锋 张登刚 《玻璃钢/复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期48-53,共6页
本文针对风电叶片常用的多轴向经编织物的建模方式进行研究,主要通过计算纤维失效进行分析验证。因此本文首先探讨了复合材料的多个纤维失效准则,并对其优缺点作出对比,选取Puck准则进行下一步分析。接着对Puck准则进行了详细描述。最... 本文针对风电叶片常用的多轴向经编织物的建模方式进行研究,主要通过计算纤维失效进行分析验证。因此本文首先探讨了复合材料的多个纤维失效准则,并对其优缺点作出对比,选取Puck准则进行下一步分析。接着对Puck准则进行了详细描述。最后研究了多轴向经编织物采用多层单轴向经编织物分层建模和通过合理等效简化成一层单轴织物建模,两者建模方式及纤维失效结果的差异,证明两种建模方式均是可行的,采用简化建模更能减少工作量。 展开更多
关键词 风电叶片 纤维失效 Puck准则 多轴向 单轴向 经编织物
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基于迟滞耗散能的纤维增强陶瓷基复合材料疲劳寿命预测方法 被引量:2
8
作者 李龙彪 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期841-851,共11页
纤维增强陶瓷基复合材料(CMCs)在疲劳载荷作用下,纤维相对基体在界面脱粘区往复滑移导致其出现疲劳迟滞现象,迟滞回线包围的面积,即迟滞耗散能,可用于监测纤维增强CMCs疲劳损伤演化过程。提出了一种基于迟滞耗散能的纤维增强CMCs疲劳寿... 纤维增强陶瓷基复合材料(CMCs)在疲劳载荷作用下,纤维相对基体在界面脱粘区往复滑移导致其出现疲劳迟滞现象,迟滞回线包围的面积,即迟滞耗散能,可用于监测纤维增强CMCs疲劳损伤演化过程。提出了一种基于迟滞耗散能的纤维增强CMCs疲劳寿命预测方法及考虑纤维失效的迟滞回线模型,建立了迟滞耗散能、基于迟滞耗散能的损伤参数、应力-应变迟滞回线与疲劳损伤机制(多基体开裂、纤维/基体界面脱粘、界面磨损与纤维失效)之间的关系。分析了疲劳峰值应力、疲劳应力比与纤维体积分数对纤维增强CMCs疲劳寿命S-N曲线、迟滞耗散能和基于迟滞耗散能的损伤参数随循环次数变化的影响。疲劳寿命随疲劳峰值应力增加而减小,随纤维体积含量增加而增加;迟滞耗散能随疲劳峰值应力增加而增加,随应力比和纤维体积分数增加而减小;基于迟滞耗散能的损伤参数随纤维体积分数增加而减小。 展开更多
关键词 纤维增强陶瓷基复合材料 疲劳 寿命预测 迟滞回线 基体开裂 界面脱粘 纤维失效
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界面层参数对陶瓷基复合材料单轴拉伸行为的影响 被引量:8
9
作者 孙志刚 李龙彪 +1 位作者 朱彬 宋迎东 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期597-602,共6页
采用细观力学方法研究了界面层参数对陶瓷基复合材料单轴拉伸行为的影响.在剪滞模型基础上提出了考虑界面相与界面层效应的力学简化模型,结合临界基体应变能准则、最大剪应力准则、临界纤维应变能准则确定基体裂纹间距、界面脱黏长度和... 采用细观力学方法研究了界面层参数对陶瓷基复合材料单轴拉伸行为的影响.在剪滞模型基础上提出了考虑界面相与界面层效应的力学简化模型,结合临界基体应变能准则、最大剪应力准则、临界纤维应变能准则确定基体裂纹间距、界面脱黏长度和纤维失效百分数,对考虑界面层影响的陶瓷基复合材料拉伸应力-应变曲线进行了模拟,讨论了界面层体积分数、弹性模量及泊松比对拉伸行为的影响,并与试验结果进行了对比,发现考虑界面层及界面相的影响时,界面脱黏和纤维失效段应力-应变曲线与试验数据更接近,预测效果更好. 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 界面层 基体开裂 界面脱黏 纤维失效 应力-应变曲线 剪滞模型
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正交铺设陶瓷基复合材料单轴拉伸行为 被引量:6
10
作者 李龙彪 宋迎东 孙志刚 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期178-185,共8页
采用细观力学方法对正交铺设陶瓷基复合材料单轴拉伸应力-应变行为进行了研究。采用剪滞模型分析了复合材料出现损伤时的细观应力场。采用断裂力学方法、临界基体应变能准则、应变能释放率准则及Curtin统计模型4种单一失效模型确定了90&... 采用细观力学方法对正交铺设陶瓷基复合材料单轴拉伸应力-应变行为进行了研究。采用剪滞模型分析了复合材料出现损伤时的细观应力场。采用断裂力学方法、临界基体应变能准则、应变能释放率准则及Curtin统计模型4种单一失效模型确定了90°铺层横向裂纹间距、0°铺层基体裂纹间距、纤维/基体界面脱粘长度和纤维失效体积分数。将剪滞模型与4种单一损伤模型结合,对各损伤阶段应力-应变曲线进行了模拟,建立了复合材料强韧性预测模型。与室温下正交铺设陶瓷基复合材料单轴拉伸应力-应变曲线进行了对比,各个损伤阶段的应力-应变、失效强度及应变与试验数据吻合较好。分析了90°铺层横向断裂能、0°铺层纤维/基体界面剪应力、界面脱粘能、纤维Weibull模量对复合材料损伤及拉伸应力-应变曲线的影响。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 正交铺设 横向开裂 基体开裂 界面脱粘 纤维失效 应力-应变曲线
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单向陶瓷基复合材料单轴拉伸强度研究 被引量:5
11
作者 李龙彪 宋迎东 孙志刚 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2177-2187,共11页
采用细观力学方法对单向纤维增强陶瓷基复合材料单轴拉伸强度进行研究.采用剪滞模型描述复合材料出现损伤后的细观应力场,结合基体随机开裂模型、断裂力学界面脱黏准则确定基体裂纹间距及界面脱黏长度.当基体裂纹达到饱和后,假设纤维强... 采用细观力学方法对单向纤维增强陶瓷基复合材料单轴拉伸强度进行研究.采用剪滞模型描述复合材料出现损伤后的细观应力场,结合基体随机开裂模型、断裂力学界面脱黏准则确定基体裂纹间距及界面脱黏长度.当基体裂纹达到饱和后,假设纤维强度服从威布尔分布,完好纤维和断裂纤维承载满足总体载荷承担法则,采用纤维随机失效模型确定继续加载过程中纤维断裂概率及断裂位置,当纤维承载达到最大时,复合材料失效.讨论了基体威布尔模量和特征强度、纤维/基体界面剪应力和界面脱黏能、纤维威布尔模量和特征强度对纤维失效,进而对复合材料拉伸失效强度的影响.与试验数据对比表明:提出的模型是有效的. 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 基体开裂 界面脱黏 纤维失效 拉伸强度
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