RELAXATION BEHAVIOUR OF GFRP UNIDIRECTIONAL LAMINATES

In this paper two set of GFRP specimens are manufactured and tested to investigate the relaxation behaviour under cyclic loading in the longitudinal and transversel direction. The relaxation of GFRP unidirectional laminates is evident for both cyclic loadings. Under longitudinal cyclic loading the relaxation is dependent on the number of loading cycles. Under transverse loading the relaxation depends on the loading cycles as well as the time of loading. Two expressions are set up to describe the relaxation for the longitudinal and transverse loading, and the predictions agree well with the experimental data.

单向短切纤维增强复合材料(UACS)层合板的开孔效应

单向短切纤维增强复合材料(UACS)与传统短纤维增强聚合物复合材料(SFRP)相比,在保持优异纤维流动性的同时,表现出更高的强度,应用前景更加广泛。在实际应用过程中,通常需要对层合板进行开孔,因此,有必要研究层合板的许用应力与损伤容限。通过有限元方法(FEM)研究有孔与无孔UACS层合板的损伤模式以及抗拉强度。结果表明:无孔UACS层合板抗拉强度为520.67 MPa;与此相比,4、6、8、10 mm孔径的UACS层合板抗拉强度分别降低了13.6%、38.2%、50.6%、62.0%。UACS层合板损伤均开始于0°和±45°层之间,无孔层合板损伤开始于±45°层切口附近,开孔层合板损伤开始于±45°层孔周围的切口附近;无孔层合板的最终失效模式为纤维断裂,而开孔层合板的最终失效模式为分层断裂。模拟结果与试验结果基本吻合,验证了层合板模型的可靠性。

基于级数法的热弹各向异性层合板兰姆波频散特性分析

基于勒让德级数法,联立Green-Nagdhi热弹性理论,建立了含温度场各向异性层合板的超声导波频散特性理论模型,揭示温度场环境下多层复合材料中超声导波的传播过程.同时,构建了温度场环境下多层各向同性与各向异性层合板的声学频域仿真模型,以提取特定温度下层合板超声导波的频散曲线.通过对比仿真数据与理论计算的结果,验证了所提理论方法的有效性.随后,以不同铺层方向单向纤维材料组成的层合板为例,分析了相同温度条件下中间层纤维角度对各向异性层合板超声导波频散曲线的影响规律,并细节分析了特定频率处A0模态的位移及应力波结构的分布特征.此外,着重考虑温度场变化对碳纤维复合材料层合板中超声导波频散特性的影响机理,指出导波基础模态的偏移规律,并详细列举了不同频率与温度下的基础模态相速度值.最后,利用不同温度工况下的相速度差值,提取多层各向异性层合板相速度温度敏感度变化曲线,探究不同频率下对称和反对称模态的相速度温度敏感度,为多层复合材料力学性能的超声无损检测与评估提供了理论基础.

碳纤维复合材料的电阻-应变传感特性研究

在研究碳纤维复合材料 (CFRP)的电阻 应变变化规律的基础上 ,本文分析了碳纤维织物形式、电极种类对电阻变化的影响。并对单向碳纤维布复合材料的导电模型进行了推导。结果表明 ,单向碳纤维布复合材料电阻变化具有较好的应变相关性 ,可作为应变传感器使用 ,达到预警及智能监测的效果。

湿热环境对复合材料单向板拉伸性能的影响

湿热环境会导致复合材料层合结构力学性能下降。针对[90]16和[0]16复合材料单向板,在不同湿热环境处理后进行拉伸试验,对比分析其拉伸性能退化情况,通过断口形貌及微观形貌分析阐述其退化机理。结果表明,干燥环境下,复合材料单向板中的环氧树脂基体在高温下发生后固化,[90]16单向板拉伸强度随环境温度升高而增加,[0]16单向板拉伸强度随环境温度上升基本不发生变化; 85%RH下,单向板纤维-基体界面上产生湿应力与热应力,[90]16和[0]16单向板拉伸强度均随环境温度升高而下降; 70℃水浴中,单向板的基体树脂与纤维-基体界面均发生严重损伤,[90]16和[0]16单向板拉伸强度严重下降。

大开口复合材料层合板强度破坏研究

复合材料层合板的各向异性及非均质,使得复合材料层合板内部的破坏形式非常复杂.在复合材料结构的设计中,为满足制造及使用功能上的需求,在复合材料层合板承力结构件上不可避免地需要设计各种开口.然而,含大开口复合材料层合板的强度破坏问题变得更为复杂,使得现有的强度理论面临新的挑战.针对碳纤维增强复合材料大开口层合板受单向拉伸载荷作用下的强度破坏问题进行了数值分析和实验研究.首先,根据Hashin准则和刚度退化模型,对含不同圆形开口尺寸的[0]_(10)单向铺层、[0/90]_5和[±45]_5正交铺层的层合板,进行了单向拉伸载荷作用下渐进失效的数值模拟分析,获得了对应结构的极限载荷和破坏模式.在此基础上,采用数字图像相关方法,进行复合材料大开口层合板强度破坏的实验研究.研究结果表明,大开口复合材料层合板在单向拉伸加载下主要呈现脆性破坏形式,破坏起始位置处于应力集中区.此外,破坏强度和失效模式与复合材料铺层方式和开口尺寸大小密切相关.其中[±45]_5铺层的开口层合板承载能力最弱,分层破坏最严重.开口尺寸越大,结构的极限载荷值越低.同实验测试结果相比,数值模拟对复合材料层合板的损伤失效分析略显不足,往往很难全面分析复合材料层合板破坏失效过程中的各种因素的影响.

基体、界面对单向层合板面内剪切强度的影响

从考虑复合材料微结构，以及其在外载作用之下的细观损伤着手，进一步认识复合材料的强度性能是当今复合材料细观力学研究所面临的主要问题。本文利用Ｅｓｈｅｌｂｙ的等效夹杂概念［１］，把单向层合板看成是均质的基体材料中呈一定规律分散着夹杂（即纤维）的非均质体，首先求得了在面内均布剪切外载作用下复合材料内部的细观应力分布，然后以此为基础分析了细观损伤起始的方式，准则，最后进一步把损伤裂纹看成是特殊的夹杂，利用能量平衡研究了损伤的演化，以及由这些损伤而引起的宏观破坏的可能方式和相应的准则。结果表明界面粘接强度和基体开裂强度的相对大小决定了单向层合板面内剪切破坏的机理及其相应的破坏准则，适当增加基体开裂强度和增加界面粘接强度都能增加层合板的面内剪切强度。

单向带/平纹布混杂铺层层合板极限强度研究

单向带/平纹布混杂铺层方式常用于复杂复合材料结构的制备,对其极限强度进行研究具有重要的工程应用价值.把三维有限元方法和优化设计思想结合起来,建立了一种复合材料极限强度分析方法,该方法可基于通用有限元分析软件ANSYS实现.为验证该方法的有效性,实验制备了单向带/平纹布混杂铺层层合板进行了拉伸和压缩实验.结果表明该方法用于混杂铺层层合板极限强度预测,最大偏差在15%以内,满足工程应用要求.

多层次分布实时仿真系统的静态调度策略

针对多层次分布实时仿真系统环境的特点,为了解决任务静态调度问题,提出了一种基于实时性分层的调度策略。该算法结合任务分层和启发式列表调度算法,在映射中同时考虑任务节点计算负载和通信开销映射到系统节点的等效负载,并映射当前最小总等效量到相应的系统节点上,从而获取较小的调度长度。实验结果表明,与交互优先算法相比该算法能提供较优的调度结果;相对于不考虑实时性而言,在调度中存在着一定的"不平衡"。

自燃煤矸石砂轻混凝土单向叠合板的受弯性能

以混凝土组合形式及预制底板自燃煤矸石砂轻混凝土(SSC)的强度等级为变量,制作了5块SSC单向叠合板,通过静力加载试验,对其变形特征、破坏形态和裂缝开展情况进行了分析.结果表明:5块单向叠合板表现出相似的变形特征;分形维数分析表明,适当提高预制底板SSC的强度等级,保证了叠合面不出现滑移;合理设计的半普通混凝土-半SSC和全SSC单向叠合板,均具有良好的整体性和较高的极限荷载,能够作为楼板使用.

单向机织物增强复合材料层合梁弯曲破坏规律

五组单向机织物增强层合梁的弯曲实验表明:层合梁的最大弯曲强度通常并不对应于最后一层破坏时的荷载;铺设角不同的层合梁达到最大承载力时,破坏并不发生在同一层,且总的破坏层数和对应位移都不相同,其破坏形式可以定性预测.研究还表明:根据实测的单层板的非线性本构关系和强度指标,运用经典层合梁理论,可以对非弯扭耦合层合梁的最大承载力和挠度进行预测.

织物增强混凝土叠合单向板肋梁楼盖抗弯性能试验研究

提出采用冲孔不锈钢钢板网叠弯成型固定高性能混合编织纤维网,由细骨料高强混凝土预制成模板,形成织物网、钢板网联合TRC增强混凝土形成永久性模板,与现浇钢筋混凝土组合成叠合结构。设计制作了1块V形永久性模板与现浇混凝土叠合单向肋梁楼盖以及1块对比肋梁楼盖,对其进行抗弯承载力试验研究。首先,V形永久性模板中掺入的聚丙烯纤维有效抑制了弹性受力阶段表面裂缝的开展;其次,在叠合单向板肋梁楼盖抗弯试验研究中,黏结面无滑移现象,整体工作性能较好。经强度、变形验算,其理论值与试验实测值比较吻合,在使用荷载下叠合肋梁楼盖的挠度限值满足规范要求。

硅粉/酚醛制备低成本碳化硅陶瓷复合材料

以低成本的硅粉和酚醛为原料 ,采用浆料浸渍 热压成型 反应烧结法制备了Cf SiC单向板 ,并对工艺条件进行了探讨。制备得到的单向板的弯曲强度达到 45 6 .8MPa ,断裂韧性达到 7.94MPa·m1 2 。

缝合复合材料单向板的拉压性能

缝合复合材料改善了层合复合材料易分层的缺陷,其力学性能研究具有重要意义。建立缝合复合材料单向板的三维有限元分析模型,考虑了缝合针脚造成的纤维面内和面外弯曲,分析了纤维弯曲对拉伸和压缩性能的影响。结果表明,模型能很好预测缝合单向板拉伸和压缩性能,同时考虑纤维面内和面外弯曲对预测更为有利,纤维面内和面外弯曲是影响强度的主要因素,纤维面内弯曲对模量影响较大,而纤维面外弯曲对模量的影响可以忽略不计。

割口单向叠层板的拉伸应力集中与强度

基于剪滞理论,建立一种分层剪滞模型,分析了含割口的单向叠层板在拉伸载荷作用下的应力重新分布问题,获得了割口前缘完整纤维的应力集中因子.在此基础上,采用细观统计破坏理论,研究了割口单向叠层板的拉伸破坏强度,得到了与现有实验较吻合的结果.

穿孔位置对单向层板弯曲刚度的影响

对不同穿孔位置单向板分别在简支和固支约束方式下的弯曲刚度进行试验研究 ,并进行了有限元建模和数值计算。有限元计算结果和试验结果吻合良好。研究结果表明 ,穿孔面积比相同时 ,在不同的约束条件下穿孔位置对弯曲刚度的影响不同 ;

T700/3234层合板力学性能的研究

研究了T700/3234层合板力学性能,T700/3234层合板铺层45°/-45°/0°/90°/0°/0°/90°/0°/-45°/45°。T700/3234中温固化环氧碳纤维单向预浸料适应于热压罐成型工艺方法。测试了23℃、60℃、80℃、100℃下,T700/3234层合板拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、层间剪切强度及层合板的拉伸剪切强度,得出不同温度下层合板各项力学性能的保持率,表明:T700/3234复合材料使用温度不大于80℃。

复合材料单向板的拉伸失效

由于复合材料断裂特征的复杂性,尚未给出所受载荷与断裂特征之间的关系,通常认为失效模式与层板的基体、纤维类型及试验温度有关。本研究通过拉伸试验、断口观察等方法研究了碳纤维与玻璃纤维增强树脂基复合材料单向板在-55、23及70℃的0°拉伸失效行为,分析了单向板0°拉伸的断裂特征、失效模式及其影响因素。结果表明:复合材料单向板的0°拉伸主要有2种失效模式,纤维基体断裂和界面失效;由于2种失效模式所占的比例不同,形成多种断口形态;失效模式、断裂特征与复合材料的拉伸强度关系不大,主要与界面的结合强度有关;试验温度、纤维、基体等对其断裂特征与失效模式的影响也主要是界面强度变化所致。

M40J高模量碳纤维的性能测试

对日本东丽公司生产的M40J碳纤维复丝和单向板的性能进行了试验研究,提供了5套可分析对比的试验数据;对化学试验选用方法、注意环节、影响因素等进行了探讨;对力学试验使用标准、试验过程和失效模式等进行了论述;讨论了纤维体积含量、胶含量和空隙率的控制范围,以及对M40J碳纤维单向板力学性能的影响。

三表面割口单向叠层板的应力集中分析

为了揭示多个表面割口单向纤维增强复合材料叠层板的拉伸破坏机理,预估其破坏规律,基于剪滞理论,建立一种对各单层分划为有限子单元的剪滞分析模型,分析含三个平行的表面割口单向叠层板在拉伸载荷作用下的应力重新分布及各割口之间的相互影响问题,获得了表面割口附近完整纤维的应力集中因子、应力及位移分布规律.