碳/碳复合材料纤维束/基体界面强度的表征

为了获得准确表征纤维束界面强度的方法,对影响纤维束界面强度的因素进行了研究.通过顶出方法对纤维束界面强度进行表征,利用SEM和Micro-CT研究了纤维束界面层微结构对纤维束界面强度的影响,并通过有限元分析方法对纤维束界面的断裂行为进行分析.结果表明:在纤维束界面层含有不同程度的脱粘和裂纹缺陷结构,影响了纤维束的界面强度,其测试结果具有较高的离散性,但其符合Weibull分布;纤维束界面层破坏过程具有由弱结合区域到强结合区域的渐进性.纤维束界面层微结构的差异性和界面层破坏的渐进性是产生纤维束界面强度测试结果离散的主要原因.

不同界面SiC纤维束复合材料的拉伸力学行为

利用国产三代SiC纤维通过化学气相渗透工艺(CVI)制备不同界面厚度和基体体积分数的SiC纤维束复合材料,并对其拉伸力学行为进行研究;同时,通过有限元方法研究界面厚度和基体体积分数对SiC纤维束复合材料热残余应力的影响。有限元分析结果表明:该纤维束复合材料的界面存在较为明显的径向和环向热残余应力,而且这两种应力均随着界面厚度增加而减小,随着基体体积分数的增加而增加。拉伸实验结果表明:随着界面厚度增加SiC纤维束复合材料的拉伸强度有增大趋势,且纤维拔出长度也相应增加;但在界面厚度相同的情况下,过高的基体体积分数将导致复合材料拉伸强度和韧性下降。

纤维束诱导基体裂纹变形场DGS实验研究

本文主要利用数字梯度敏感方法(DGS)和Eshelby等效夹杂理论研究纤维束与基体裂纹的相互作用机制.首先,利用DGS方法得到了碳纳米管改性纤维束模型、未改性纤维束模型基体裂纹尖端的位移场分布及演化规律,并提取了相应的基体裂纹尖端应力强度因子.其次,利用Eshelby等效夹杂理论分析了碳纳米管改性纤维束模型、未改性纤维束模型的基体裂纹尖端应力强度因子的影响机制.最后,比较了碳纳米管改性纤维束夹杂和未改性纤维束夹杂两种模型中基体裂纹尖端应力强度因子的理论预测结果与DGS实验结果,吻合较好.研究成果为纤维束与基体相互作用机制提供了可靠的实验依据及理论参考.

埋置深度对黄麻纤维束与水泥基体粘结性能的影响

为了探究埋置深度对黄麻纤维束与水泥基体粘结性能的影响,利用C43电子式万能试验机进行了水泥基中黄麻纤维束的拔出试验,获得了拔出刚度、最大拔出力、等效粘结强度和拔出功随埋置深度的变化规律。试验在6mm/min恒定试验速率下进行,测试了4组不同埋置深度(20mm、40mm、60mm和80mm)的试件。试验结果表明:随着埋置深度的增大,拔出刚度整体呈减小趋势但局部有波动;最大拔出力持续增大,并在埋置深度为60mm时趋于稳定;等效粘结强度持续减小;拔出功初始增大,在埋置深度为60mm处出现转折,而后迅速减小。为了进一步分析这种变化产生的具体作用机制,对不同埋置深度的破坏试件进行了观察,获得了试件破坏模式随埋置深度的变化规律。

细编穿刺C/C复合材料不同层次界面剪切强度的测试分析

利用原位测试系统得到细编穿剌 C/ C复合材料纤维 /基体及纤维束 /基体两种不同层次界面的顶出实验数据 ,然后利用界面弹簧模型对纤维及纤维束的顶出实验过程进行有限元法计算机模拟 ,编制了分析程序 。

细编穿刺C/C复合材料不同层次界面特性研究

针对细编穿刺 C/ C复合材料中单丝 /碳基体和纤维束 /碳基体不同层次界面结构特性 ,分别设计、建立了表征这两个层次界面结合性能的原位顶出仪 ,并将界面结合性能与 C/ C复合材料层间剪切强度测试进行了比较。利用该原位技术 ,研究了不同工艺参数条件下 C/ C复合材料这两个层次界面结合性能的关系 ,并讨论了它们对 C/ C复合材料拉伸强度的影响。表明 :本文中所建立的单纤维和整束纤维顶出技术可用于定量表征 C/ C复合材料的不同层次界面粘合性能。

木塑复合材料的界面改性方法

表面有机化改性是提高木质填料(木纤维或木粉)的分散程度和增强其与聚合物基体界面相互作用的重要手段。对于木塑复合材料而言,木质填料与树脂基体的界面粘接程度是有效传递载荷、提高力学性能、降低吸水率和提高尺寸稳定性的关键因素。针对国内外木塑复合材料的研发现状,本文主要概述了木质填料的表面处理方法及其对木塑复合材料性能的影响。

考虑界面层和孔隙的SiCf/SiCm复合材料热膨胀性能研究

以三维四向编织SiCf/SiCm复合材料为对象,建立基于周期性边界条件、包含界面层和孔隙的复合材料单胞有限元模型,模型细观结构与工业CT扫描结果一致。计算了材料各个方向的热膨胀系数,发现界面层对纤维束热膨胀系数的影响不可忽略,基体孔隙位置的随机分布对热膨胀系数计算结果没有影响,孔隙率的增加会引起系数的显著减小,对胞元的热应力分析表明纤维束上的热应力水平大于基体。通过自由膨胀加温试验对材料纵向热膨胀系数进行了测定,在室温至1100℃区间内热膨胀性能稳定,试验结果与预测值符合较好。可为含界面层和基体孔隙的三维编织复合材料及其他多孔复合材料热膨胀性能研究提供理论基础。

纤水镁石的提纯与改性

纤水镁石是一种天然水镁石矿物,呈纤维状集合体,纤维束的分散是其有效利用的前提;同时,矿物表面极性基团OH-与有机基体的相容性差,进行表面改性可改善其在材料中的分散性和相容性,对于扩展纤维的应用领域有重要意义。