1990年 第7卷 第1期
1990, 7(1): 1-Ⅰ.
摘要:
本工作研究了碳纤维表面经冷等离子体连续处理以及等离子体聚合形成的增韧层与防水层对碳/环氧复合材料界面性质及力学性能的影响。在宏观状态及在扫描电镜内小尺度进行了层间剪切和断裂的对比试验,结果表明:经等离子体处理和具有等离子体聚合形成的聚合层三种试件,其层间剪切强度和断裂韧度比碳纤维未经处理的碳/环氧试件,平均分别提高了30%和40%。以经等离子体聚合形成增韧层BS-1试件的增强效果最好,其层剪强度由71MPa提高到103MPa,增加了455,断裂韧度由985MPa√m提高到1548MPa√m,增大了57%。同时在SEM动态观测破坏过程中,分析了四种微观界面状态与力学性能的关系及其增强机理。
本工作研究了碳纤维表面经冷等离子体连续处理以及等离子体聚合形成的增韧层与防水层对碳/环氧复合材料界面性质及力学性能的影响。在宏观状态及在扫描电镜内小尺度进行了层间剪切和断裂的对比试验,结果表明:经等离子体处理和具有等离子体聚合形成的聚合层三种试件,其层间剪切强度和断裂韧度比碳纤维未经处理的碳/环氧试件,平均分别提高了30%和40%。以经等离子体聚合形成增韧层BS-1试件的增强效果最好,其层剪强度由71MPa提高到103MPa,增加了455,断裂韧度由985MPa√m提高到1548MPa√m,增大了57%。同时在SEM动态观测破坏过程中,分析了四种微观界面状态与力学性能的关系及其增强机理。
1990, 7(1): 7-Ⅱ.
摘要:
用气—固色谱法(反气相色谱法)研究了表面处理对碳纤维表面性质的影响。通过观察被测碳纤维表面与正烷烃及极性有机液体探针的相互作用,测定在“零复盖”条件下淋洗过程的保留体积,计算了吸附热力学函数。结果表明,经苯乙烯—马来酸酐共聚物电沉积处理的碳纤维表面与未处理碳纤维相比,表面能的色散分量差别不大。烷烃蒸汽在处理过的碳纤维表面上吸附时有较大的熵变,这表明烷烃分子在这种表面上吸附后构象变化更大,即探针分子活动性降低的程度比未处理表面来得大。极性探针与两种碳纤维表面的相互作用有很明显的差别,处理后的碳纤维表面与电子给体探针有强的相互作用,表明共聚物电沉积使碳纤维表面增加了电子受体基因,因而能有效地改善碳纤维表面与复合材料基体树脂的粘合性能。
用气—固色谱法(反气相色谱法)研究了表面处理对碳纤维表面性质的影响。通过观察被测碳纤维表面与正烷烃及极性有机液体探针的相互作用,测定在“零复盖”条件下淋洗过程的保留体积,计算了吸附热力学函数。结果表明,经苯乙烯—马来酸酐共聚物电沉积处理的碳纤维表面与未处理碳纤维相比,表面能的色散分量差别不大。烷烃蒸汽在处理过的碳纤维表面上吸附时有较大的熵变,这表明烷烃分子在这种表面上吸附后构象变化更大,即探针分子活动性降低的程度比未处理表面来得大。极性探针与两种碳纤维表面的相互作用有很明显的差别,处理后的碳纤维表面与电子给体探针有强的相互作用,表明共聚物电沉积使碳纤维表面增加了电子受体基因,因而能有效地改善碳纤维表面与复合材料基体树脂的粘合性能。
1990, 7(1): 15-Ⅱ.
摘要:
本文对六面进水的短切玻璃纤维增强聚砜(FR-PSu)和增强聚碳酸酯(FR-PC)的长方体试件的吸水性能进行了研究,认为它们的吸水方程与热传导方程相类似,可用三个薄型试件吸水方程相乘的公式来描述,而初期由于边界的影响仍符合Chi-hung Shen等推导的公式,从而可利用实验数据计算出单向的扩散系数及平衡含水量。
本文对六面进水的短切玻璃纤维增强聚砜(FR-PSu)和增强聚碳酸酯(FR-PC)的长方体试件的吸水性能进行了研究,认为它们的吸水方程与热传导方程相类似,可用三个薄型试件吸水方程相乘的公式来描述,而初期由于边界的影响仍符合Chi-hung Shen等推导的公式,从而可利用实验数据计算出单向的扩散系数及平衡含水量。
1990, 7(1): 24-Ⅲ.
摘要:
通过座滴法(Sessile drop method)测定了真空条件下几种铝合金与α氧化铝多晶的润湿角,研究了温度和Mg,Cu等合金元素对α氧化铝-铝润湿性的影响,并通过金相观察、电子探针能谱分析、X射线衍射测试,原子吸收光谱定量分析等手段,探讨了润湿机理和实验过程中出现的一些现象。
通过座滴法(Sessile drop method)测定了真空条件下几种铝合金与α氧化铝多晶的润湿角,研究了温度和Mg,Cu等合金元素对α氧化铝-铝润湿性的影响,并通过金相观察、电子探针能谱分析、X射线衍射测试,原子吸收光谱定量分析等手段,探讨了润湿机理和实验过程中出现的一些现象。
1990, 7(1): 30-Ⅳ.
摘要:
用连续电镀法在碳纤维上镀铜后又镀Fe、Ni,制备了镀Cu-Fe、Cu-Ni的双镀层碳纤维。用它们分别制备了CF/Cu-Fe、CF/Cu-Ni复合材料,与Vt相近的CF/Cu复合材料相比,CF/Cu-Fe,CF/Cu-Ni复合材料的电阻率和弯曲强度均有不同程度的提高。通过调整碳纤维的体积分数Vf,复合材料的热膨胀系数可以明显降低。单向复合材料在断裂后,碳纤维没有明显拔出,CF/Cu-Ni复合材料的断口上,基体出现塑性变形,CF/Cu-Fe复合材料断口上的碳纤维表面上分布着不连续的瘤状物。用透射电镜分析了这两种复合材料的界面结构。CF/Cu-Fe复合材料中碳纤维表面上的不连续瘤状物是多晶的Fe3C相,CF/Cu-Ni复合材料的界面区则是Cu-Ni固溶体相。它们对碳纤维与铜基体的结合分别起着反应型和溶解型的强化作用。
用连续电镀法在碳纤维上镀铜后又镀Fe、Ni,制备了镀Cu-Fe、Cu-Ni的双镀层碳纤维。用它们分别制备了CF/Cu-Fe、CF/Cu-Ni复合材料,与Vt相近的CF/Cu复合材料相比,CF/Cu-Fe,CF/Cu-Ni复合材料的电阻率和弯曲强度均有不同程度的提高。通过调整碳纤维的体积分数Vf,复合材料的热膨胀系数可以明显降低。单向复合材料在断裂后,碳纤维没有明显拔出,CF/Cu-Ni复合材料的断口上,基体出现塑性变形,CF/Cu-Fe复合材料断口上的碳纤维表面上分布着不连续的瘤状物。用透射电镜分析了这两种复合材料的界面结构。CF/Cu-Fe复合材料中碳纤维表面上的不连续瘤状物是多晶的Fe3C相,CF/Cu-Ni复合材料的界面区则是Cu-Ni固溶体相。它们对碳纤维与铜基体的结合分别起着反应型和溶解型的强化作用。
1990, 7(1): 35-Ⅳ.
摘要:
本文介绍了振动切削法制造金属短纤维的基本原理和金属短纤维的特点,表明振动切削法制造的金属短纤维有许多性能优于非金属纤维,同时还讨论了金属短纤维复合材料及其在工业生产中的应用。
本文介绍了振动切削法制造金属短纤维的基本原理和金属短纤维的特点,表明振动切削法制造的金属短纤维有许多性能优于非金属纤维,同时还讨论了金属短纤维复合材料及其在工业生产中的应用。
1990, 7(1): 40-Ⅴ.
摘要:
在小偏轴角拉伸下,带切口的三向碳碳材料平面试件首先沿切口平面作自相似扩展。扩展到断裂的纤维束数与宽度方向的纤维束总数之比达到某一数值时,试件沿纤维束(或在另一些单层中垂直纤维束)方向剪断。断裂是灾难性的,所以这种切口强度预报与简单拉伸时的切口强度预报是相当的;区别仅在于在小偏轴角拉伸时,纤维束除受拉伸应力外,还作用有不可忽视的剪应力。本文对纤维束作了拉剪联合作用的强度测量,以得到其强度的概率分布的参数。据此预报了三向碳碳材料在小偏轴角拉伸时的切口强度,以及整个试件剪断时的断裂的纤维束数与纤维束总数之比值,理论预报与实验结果吻合良好。
在小偏轴角拉伸下,带切口的三向碳碳材料平面试件首先沿切口平面作自相似扩展。扩展到断裂的纤维束数与宽度方向的纤维束总数之比达到某一数值时,试件沿纤维束(或在另一些单层中垂直纤维束)方向剪断。断裂是灾难性的,所以这种切口强度预报与简单拉伸时的切口强度预报是相当的;区别仅在于在小偏轴角拉伸时,纤维束除受拉伸应力外,还作用有不可忽视的剪应力。本文对纤维束作了拉剪联合作用的强度测量,以得到其强度的概率分布的参数。据此预报了三向碳碳材料在小偏轴角拉伸时的切口强度,以及整个试件剪断时的断裂的纤维束数与纤维束总数之比值,理论预报与实验结果吻合良好。
1990, 7(1): 45-Ⅴ.
摘要:
确定多相体材料的宏观性能与其细观组织之间的关系是当今计算结构力学的一个重要课题。本文采用高效率的二次等参边界元及子域法求解了随机双相介质的宏观弹性模量。计算结果与若干常见的解析公式进行了比较,为评价这些解析公式的可靠性提供了一定的依据。可以看出:边界元法在复合材料的计算力学中具有很大的潜力。
确定多相体材料的宏观性能与其细观组织之间的关系是当今计算结构力学的一个重要课题。本文采用高效率的二次等参边界元及子域法求解了随机双相介质的宏观弹性模量。计算结果与若干常见的解析公式进行了比较,为评价这些解析公式的可靠性提供了一定的依据。可以看出:边界元法在复合材料的计算力学中具有很大的潜力。
1990, 7(1): 51-Ⅵ.
摘要:
环氧树脂是纤维增强塑料(FRP)的主要基体材料,它在FRP中处于复杂应力状态。本文的研究内容:1.建立环氧树脂浇注体在平面应力状态下线性受力阶段的应力应变关系式。2.对环氧树脂浇注体薄壁园管试件,在平面应力状态下的六种主应力比(1:0;1:0.5;1:0.96;1:-1;1-0.38;1:-0.155)分别进行了复合应力试验。从这六个试验的共同破坏原因分析,得出了这类材料在平面应力状态下,当其二个主应力均为拉应力,或一个为拉应力,另一个为不大于拉应力值的压应力时,可以应用最大拉应力强度理论。
环氧树脂是纤维增强塑料(FRP)的主要基体材料,它在FRP中处于复杂应力状态。本文的研究内容:1.建立环氧树脂浇注体在平面应力状态下线性受力阶段的应力应变关系式。2.对环氧树脂浇注体薄壁园管试件,在平面应力状态下的六种主应力比(1:0;1:0.5;1:0.96;1:-1;1-0.38;1:-0.155)分别进行了复合应力试验。从这六个试验的共同破坏原因分析,得出了这类材料在平面应力状态下,当其二个主应力均为拉应力,或一个为拉应力,另一个为不大于拉应力值的压应力时,可以应用最大拉应力强度理论。
1990, 7(1): 59-Ⅶ.
摘要:
在文献[1]中,本文作者研究了正交各向异性平面问题边界元素法的有关基本理论和计算公式,在上述工作的基础上,本文进一步研究各向异性平面问题边界邻域的应力分析。当采用边界元素法分析应力时,由于边界积分的奇异性,边界邻域应力的计算结果往往存在一定误差。为解决此问题,本文提出一个基于修正余能原理的所谓边境元素,包括四节点边境元素、八节点边境元素和三节点边境元素等。在边界元素法求解的基础上,进一步利用本文所述边境元素法,得到了非常满意的计算结果。
在文献[1]中,本文作者研究了正交各向异性平面问题边界元素法的有关基本理论和计算公式,在上述工作的基础上,本文进一步研究各向异性平面问题边界邻域的应力分析。当采用边界元素法分析应力时,由于边界积分的奇异性,边界邻域应力的计算结果往往存在一定误差。为解决此问题,本文提出一个基于修正余能原理的所谓边境元素,包括四节点边境元素、八节点边境元素和三节点边境元素等。在边界元素法求解的基础上,进一步利用本文所述边境元素法,得到了非常满意的计算结果。
1990, 7(1): 66-Ⅶ.
摘要:
本篇论文根据“剩余强度,剩余刚度”理论,讨论了碳纤维增强复合材料迭层板承载孔的挤压疲劳损伤,应用孔的永久变形描述损伤的产生和扩展,提出了“损伤函数”的定义和测定方法,并提出了新的“疲劳损伤点”的概念。实验还研究了温度对连接孔静挤压强度和疲劳寿命的影响。实验结果表明,温度的影响尤为重要。对损伤失效试件,采用“揭层方法”、“X射线”及“SEM方法”进行检测和损伤机理的研究。
本篇论文根据“剩余强度,剩余刚度”理论,讨论了碳纤维增强复合材料迭层板承载孔的挤压疲劳损伤,应用孔的永久变形描述损伤的产生和扩展,提出了“损伤函数”的定义和测定方法,并提出了新的“疲劳损伤点”的概念。实验还研究了温度对连接孔静挤压强度和疲劳寿命的影响。实验结果表明,温度的影响尤为重要。对损伤失效试件,采用“揭层方法”、“X射线”及“SEM方法”进行检测和损伤机理的研究。
