单向不连续碳纤维增强热塑性树脂基复合材料弹塑性应力分析

本文采用有限元法，建立了有关的单胞模型和相关的边界条件．着重研究了单向不连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的细观弹塑性应力应变关系，分析了纤维端都的不连续性对复合材料中纤维与纤维，纤维与周围基体相互作用以及应力场变化的影响．此外利用体积平均法预测了在外载荷作用下单向不连续碳纤维增强复合材料的弹塑性应力-应变关系．     

单向不连续碳纤维增强热塑性树脂基复合材料弹塑…

本文采用有限元法，建立了有关的单胞模型和相关的边界条件，着重研究了单向不连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的细观弹塑性应力应变关系，分析了纤维端部的不连续性复合材料中纤维与纤维，纤维与周围基体相互作用以及应力场变化的影响，此外利用体积平均法预测了在外载荷作用下单向不连续碳纤维增强复合材料的弹塑性应力－应变关系。     

硼纤维/环氧树脂复合材料界面剪切强度实验分析

本文以0/90硼纤维/环氧树脂复合材料为研究对象,采用单纤维推出的实验方法对其界面剪切强度进行细观分析。在单纤维推出实验过程中,获得使界面脱粘失效的平均载荷,进一步推算出该材料脱粘失效时界面层的最大切应力,即复合材料界面切应力达到该值时,复合材料首先在界面处发生脱粘滑移进而失效破坏;实验结果显示,硼纤维/环氧树脂复合材料构件在界面切应力达到170MPa左右时,界面层开始脱粘失效。     

纱线间距对复合材料拉伸性能的影响

为研究纱线间距对编织复合材料拉伸性能的影响，课题组建立了4组纱线间距的芳纶纤维橡胶基复合材料单胞模型；并通过有限元软件对沿经（纬）纱和纤维束交织2种拉伸方向的单胞模型进行拉伸性能仿真分析。结果表明：随着纱线间距的增加基体和增强相的等效应力逐渐增大，且沿经（纬）纱方向拉伸的等效应力小于纤维束交织方向；通过均质化理论计算出复合材料等效弹性常数，弹性模量随着纱线间距的增加逐渐减小，经（纬）纱方向计算的弹性模量平均高出纤维束交织方向21%。     

复合材料和钛合金开孔平板的有限元分析

利用ANSYS有限元软件对复合材料和钛合金开孔平板进行强度分析，针对碳纤维复合材料具有各向异性和钛合金具有各向同性的特点，在线性弹性范围内采用有限元的数值解法对开孔平板进行强度分析．分析结果表明复合材料具有较高的承载能力，为复合材料开孔层合板在工程实际中的应用提供了参考依据．     

碳纤维复合材料(CFRP)在土木工程中的应用综述

碳纤维复合材料(CFRP)作为一种新型材料,有着优良的物理特力学性能.近年来在土木工程中的应用越来越广泛.综述了CFRP的发展历程及主要研究成果.分析了CFRP的材料特性,并对其优缺点进行了对比分析.同时对国内外新开发的CFRP筋专用锚具作了简单介绍.     

基于离散元法的混凝土三轴压缩破坏试验数值模拟

混凝土是一种非均质的多相复合材料，其破坏过程具有非常复杂的应力应变关系。利用离散元软件PFC3D，模拟混凝土试件三轴压缩破坏试验，分析了摩擦系数、孔隙率、平行粘结半径、平行粘结刚度、平行粘结强度等细观参数对混凝土试件峰值强度的影响，并对混凝土试件的破坏形式进行分析。     

非织造布表层形貌观测与拉伸同步测试装置研制

非织造布中纤维细观结构影响其力学性能，为了在非织造布试样拉伸的同时观测纤维细观结构，课题组研制了具备纤维表层形貌观测和非织造布拉伸力学性能测试的一体化装置。基于非织造布国家测试标准及测试要求，设计的装置包括固定夹持模块、运动控制模块、测量模块和数据与图像采集模块；对用到的仪器根据要求进行选型。最后以某水刺非织造布为例进行验证。结果表明：在一定的拉伸伸长率范围内，随着试样拉伸伸长率的增大，拉力呈现非线性增大，名义孔隙率近似线性减小；建立了非织造布细观结构与宏观力学性能间的联系。研制的测试装置具有可行性和有效性。     

竹／玻璃钢复合材料结构的力学性能测试分析

针对我国森林资源日益短缺和南方盛产竹子等特点，提出一种新型三维复合材料结构，即竹／玻璃钢复合材料结构，并对其力学性能进行了测试分析，经实验测试表明，该材料结构具有很好的力学性能和承载能力，因而不仅可以作为承力件，而且还可同时作为覆盖件。     

复合材料铺放成型工艺参数敏感性分析及优选

碳纤维增强复合材料铺放过程中,铺放工艺参数的选取决定制品的性能.本文利用单因素和多因素方法对铺放工艺参数的敏感性进行研究.采用设计试验方案,根据试验结果,应用响应面法建立层间剪切强度与工艺参数之间的数学模型,计算铺放主要工艺参数——压辊压力、压辊温度和铺放速度的相对敏感度,获得单因素敏感性曲线.通过分析得到每个工艺参数的稳定域和非稳定域.     

长时降雨对片岩边坡的细观损伤机理研究

研究长时降雨对片岩边坡的细观损伤机理,对阐明片岩边坡经历长时降雨的致灾机制及开展片岩边坡的防护加固具有重要意义.基于低场核磁测试技术,分析了石英云母片岩在不同水岩环境、经历不同作用时间后细观孔隙结构的变化规律,探讨了不同水岩作用对片岩弹性模量和峰值强度的影响,阐明了片岩边坡在长时降雨条件下的细观损伤机理.结果表明:饱和片岩的细观孔隙结构在不同条件的水岩作用下均会发生改变,酸性条件下的长期浸泡促进了片岩原生小孔隙的增长和扩张;片岩孔隙结构(孔径和数量)的改变与溶解到液体中的矿物元素的含量变化具有明显的相关性;酸性溶液入渗与片岩中的矿物成分反应后最终将变为中性,而无论是哪种性质的溶液,对片岩的损伤都是从与片岩中矿物颗粒反应和溶解颗粒间胶结物质开始的,这是早期裂隙形成的基础,与片岩自身的各向异性无关;长时浸泡后孔隙结构的改变,弱化了岩石矿物结构的承载能力,进而影响片岩的力学性能(弹性模量、峰值强度等).     

内嵌式局域共振型声子晶体板隔振降噪特性研究

为解决低频振动与噪声问题，提出了一种内嵌式局域共振型声子晶体板结构。引入弹簧振子模型计算模型带隙结构，建立该单胞结构有限元分析模型并验证其带隙特性。讨论了单胞模型的散射体材料、板几何结构及散射体包覆层结构对隔振降噪性能的影响规律，在此基础上对结构优化并对比优化前后声子晶体振动传输特性，分析模型隔振能力及隔声量差异。研究表明，合理设置几何材料参数可提升声子晶体板结构低频带隙宽度，优化后结构相比于基本结构得到更好的隔振降噪效果。     

开口时碳纤维丝束与镀铜综丝眼间摩擦损伤的有限元模拟

为了减小碳纤维丝束在织造时与综丝眼摩擦产生的损伤，课题组提出了在综丝眼内镀有色金属铜的方法。先计算出开口过程中碳纤维丝束与综丝眼摩擦的动程，选取部分动程进行损伤分析，利用体积单元法对碳纤维丝束建立简化模型并在有限元软件ABAQUS中对该模型进行拉伸仿真分析；然后进行碳纤维丝束的拉伸实验并将仿真结果与实验数据相比，验证了丝束模型的正确性。课题组利用渐进损伤模型分析了碳纤维丝束与不同金属材料摩擦时的损伤情况，表明镀铜后的综丝眼与碳纤维丝束的摩擦损伤较小。     

基于有限元法的脱水压榨机强度校核

为了保证隧道洗衣机有良好的脱水性,根据相关规范,设计了符合隧道式洗衣机的脱水压榨机,综合运用实体单 元和连接单元,建立了包括上下横梁、中间四根拉杆的有限元模型,并利用ABAQUS软件对于模型进行网格划分,施加材 料属性以及必要的约束和静力载荷,最后进行了应力分析强度校核。结果表明在额定工况下,从应力云图以及位移云图 验证了脱水压榨机主要部件应力均在安全范围内,其强度均满足要求。     

碳纤维材料在桥梁加固工程中的应用问题探讨

碳纤维加固修补结构技术是一种新型的结构加固技术,由于具有极好的强度、刚度和耐腐蚀性,而且施工简单、安全可靠,在桥梁结构修复加固工程中得到了较为广泛的应用。本文通过分析碳纤维材料的基本特性,针对碳纤维材料在桥梁加固中的工艺流程及施工要求进行探讨,并提出施工过程中应注意预防的几点质量缺陷。     

金属内衬碳纤维复合材料压力容器壳体的有限元分析

本文依据柔性配方的环氧树脂基(改性环氧树脂)碳纤维复合材料的实验数据,对固体火箭发动机壳体进行有限元分析。首先根据网格理论推导出螺旋向纤维在筒身段缠绕角及缠绕层数的表达式。然后根据推导出的公式计算出相应的参数,并依据计算所得结果设置合理的铺层方案。最后利用ANSYS软件进行建模,并对模型进行有限元分析,从而得到复合材料压力容器随内压的增加,内衬层以及纤维缠绕层应力的变化趋势,并最终得到模型的爆破极限,进而证明了ANSYS软件在复合材料压力容器模拟方面具有实用性与可靠性。     

液晶增韧环氧树脂/聚酯纤维复合材料的制备及性能

采用自制的液晶聚合物(LCP)增韧改性环氧树脂/聚酯纤维复合材料。利用冲击试验机、万能试验机、动态力学分析仪(DMA)、热失重分析(TGA)、差示扫描量热分析(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)对增韧复合材料进行力学性能及热性能分析,并研究了增韧机理。研究结果表明:LCP的加入会使复合材料的冲击强度提高,韧性变好,当LCP质量分数为5%时,其冲击强度相比不添加LCP的复合材料时提高了88.3%;LCP的加入在降低储能模量的同时提高了复合材料的玻璃化转变温度,5%失重温度也有所提高;LCP的加入使得复合材料冲击断口变得粗糙,有利于吸收冲击能量。     

热处理工艺对铝基复合材料组织与性能的影响

为了提高铝基复合材料的稳定力学性能,避免发生失效,课题组通过粉末冶金法和搅拌铸造法分别制备了6061Al合金和碳化硼（B4C）质量分数为10%的B4C/6061Al铝基复合材料,然后通过T6工艺对其进行热处理(535 ℃保温5 h后温水淬,165 ℃时效4.5 h)。采用扫描电子显微镜(SEM)观察2种材料的微观组织形态,并运用万能拉伸试验机测试其力学性能。研究结果表明：热处理后的6061Al合金的屈服强度和拉伸强度分别为204和210 MPa;而经过热处理的B4C/6061Al复合材料的屈服强度和拉伸强度分别为221和246 MPa,相对于热处理前的屈服强度和拉伸强度分别提高了66%和62%,但热处理对2种材料的延伸率影响不明显。热处理后的复合材料断裂形态显示出6061Al合金的延性断裂,基体与碳化硼颗粒之间存在界面脱粘以及颗粒产生的断裂现象。     

基于ABAQUS的CCF300碳纤维层合板低速冲击破坏数值模拟

为了更有效预测国产碳纤维增强材料在冲击载荷下的损伤情况,以国产碳纤维（CCF300）/环氧树脂（5228）复合材料层合板为对象,利用专业有限元仿真软件ABAQUS进行冲击破坏性能数值模拟研究。采用复合材料渐进损伤法,建立CCF300碳纤维层合板在低速冲击载荷下的损伤和变形三维有限元模型。通过三维实体单元模拟层合板,利用内聚力接触模拟单层板间的接触,从而模拟层合板层内和层间的不同失效模式。使用FORTRAN语言编写ABAQUS材料用户子程序VUMAT实现模拟,程序中包含本构方程的求解、损伤准则对单元失效的判定和损伤单元参数退化3部分,材料的单元失效是通过引入状态损伤变量来判断。仿真模型可通过调用子程序来模拟复合材料的纤维拉伸、压缩失效、基体开裂、挤压失效4种层内损伤,同时ABAQUS本身可以模拟材料分层损伤。通过仿真得到了材料的最大冲击破坏载荷和损伤模式的效果图。     

MMCp颗粒涂层的细观力学优化设计

两相模型曾被用来分析SiCp颗粒增强的Al基复合材料在制备（冷却）过程中的热残余应力，但该模型无法计入颗粒之间的相互作用影响．本文在其过去提出的三相模型，并利用等效介质的物理特性，给出了计入颗粒浓度影响的MMCp界而残余应力的解析解的基础上，引入界口涂层以消除热残余应力，并对颗粒涂层的厚度与选材，利用细观力学原理进行优化设计，从而大大削弱直至完全可以消除界面处热残余应力的影响。