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2000年  第17卷  第2期

先进复合材料的宏微观力学与强韧化设计: 挑战与发展
方岱宁
2000, 17(2): 1-7.
摘要:
介绍了在先进复合材料的宏微观力学与强韧化设计领域内的国际发展趋势和国内发展状况、研究的科学意义、主要研究内容和面临的挑战、先进复合材料强韧化机制和原理、复合材料的宏微观力学理论与强韧化设计基本方法、存在的难点问题和发展方向。
一种中温固化环氧树脂的研究
焦剑, 蓝立文, 宁荣昌
2000, 17(2): 8-11.
摘要:
利用苯胺-甲醛与双氰胺反应得到了一种改性产物。相对于双氰胺, 它在环氧树脂和某种低沸点溶剂中有良好的溶解性。在促进剂作用下, 可以在125℃左右固化环氧树脂, 固化后的浇铸体有良好的力学性能和耐湿热性。用该树脂体系可湿法制作复合材料预浸布, 其玻璃布复合材料在力学性能和耐湿热性能上可达到国外同类产品的水平。
玻璃纤维增强耐高温改性环氧基拉挤电绝缘芯棒的研究
陈平, 韩冰, 程子霞
2000, 17(2): 12-15.
摘要:
采用改性双马来酰亚胺预聚体对酸酐/环氧树脂体系进行了耐高温化改性, 制得一种耐高温玻璃钢拉挤芯棒用树脂基体配方。应用示差扫描量热、差动热分析和傅里叶红外光谱等对该改性环氧树脂体系的固化反应进行了研究, 对该树脂基体固化物和其玻璃纤维增强的拉挤芯棒的力学、电气和耐热性能也进行了研究。结果表明,该树脂基体满足拉挤工艺要求, 其性能达到技术指标要求。
碳纤维增强MC 尼龙的研究
任紫菊, 宁荣昌
2000, 17(2): 16-19.
摘要:
利用树脂传递模塑成型的原理, 通过阴离子聚合制得了碳纤维增强MC 尼龙。研究了不同纤维含量对复合材料性能的影响。研究结果表明, 用这种方法制得的碳纤维增强MC 尼龙的机械性能较普通MC 尼龙有较大幅度的提高, 纤维在基体中的分散性好, 同基体的粘接性也相当好。
短纤维增强金属基复合材料基体中的应力分布及其变形特征
康国政, 高庆
2000, 17(2): 20-24.
摘要:
基体行为是影响随机分布短纤维增强金属基复合材料力学性能的一个重要因素。本文作者将在短纤维复合材料单纤维三维模型的基础上, 借助于弹塑性有限元分析方法, 研究在加载过程中, 不同纤维位向和界面结合状态下基体中的应力分布情况及基体的变形特征。研究表明, 该类复合材料中基体的应力分布情况和变形特征将受到纤维位向改变和界面结合强弱的显著影响。
基体特性对D-Al2O3/Al 合金复合材料力学行为的影响
康国政, 高庆, 杨川, 张吉喜, 刘世楷
2000, 17(2): 25-29.
摘要:
基体行为是短纤维增强金属基复合材料中一个重要的因素。本文将通过实验分析方法和在一定的理论分析模型上, 借助于弹塑性有限元分析方法, 对基体特性的变化对D-Al2O3/Al 合金复合材料力学行为的影响作较为详细的研究, 其中包括基体性能对应力传递、抗拉强度以及断裂机理的影响。研究表明, 基体性能的变化显著影响基体与纤维间的应力传递, 从而对复合材料的抗拉强度和断裂机理产生较大的影响。
铝金属基复合材料Al6061/SiCP表面稀土转化膜的研究
于兴文, 周育红, 周德瑞, 尹钟大, 崔岩
2000, 17(2): 30-33.
摘要:
利用电化学方法评价了铝金属基复合材料A l6061/SiCP表面稀土转化膜的抗腐蚀性能, 膜的存在使腐蚀过程中的阴极反应和阳极反应同时减弱, 腐蚀速率降低。利用扫描电镜(SEM ) 观察了稀土转化膜的表观形貌, 膜是以球团状结构层层向外生长, 最后完全覆盖基体表面。利用X 射线衍射(XRD) 研究了膜的微观形态, 膜是以非晶态形式存在。利用X 射线光电子能谱(XPS) 分析了膜的成分, 膜是由铈的氧化物和氢氧化物组成。
硼酸铝晶须增强6061 铝复合材料的界面改性
丁冬雁, 张文龙, 王德尊, 姚忠凯
2000, 17(2): 34-37.
摘要:
采用溶胶凝胶C2Al2O3 涂层涂覆硼酸铝晶须方法来改善硼酸铝晶须增强6061Al 复合材料的界面性能。结果表明: 试验采用的涂覆工艺可以在硼酸铝晶须表面获得40 nm 厚的氧化铝涂层。硼酸铝晶须与铝合金基体在压铸过程中生成的几乎连续的脆性尖晶石产物使晶须连续性结构损伤严重。C2Al2O3 涂层虽然不能完全阻止界面反应的发生, 但是却有效地抑制了尖晶石界面反应, 保持了硼酸铝晶须的结构完整性。
SiC 颗粒增强铝基复合材料制备及机加性能研究
袁广江, 章文峰, 王殿斌, 桂满昌, 吴洁君
2000, 17(2): 38-41.
摘要:
采用真空搅拌铸造法制备了20vol%SiC 颗粒增强A 356 基复合材料。SiC 颗粒在基体中分布均匀, 材料抗拉强度319M Pa, 弹性模量98. 9GPa, 延伸率1. 4%。采用聚晶金刚石-PCD 刀具, 在切削速度v= 30~ 40m/m in时, 复合材料对刀具损耗最小, 工件表面粗糙度良好。
碳/碳复合材料防护涂层的抗氧化行为研究
曾燮榕, 李贺军, 张建国, 侯晏红, 杨峥
2000, 17(2): 42-45.
摘要:
对碳/碳复合材料MoSi2-SiC 复相陶瓷抗氧化涂层在1650℃以下温度的等温氧化动力学、以及涂层的结构与组成对抗氧化性能的影响进行了研究, 阐明了涂层的抗氧化过程及机理。通过对涂层的显微形貌、相组成及成分的观察与分析, 进一步提出了合理的涂层结构。结果表明, 碳/碳复合材料MMoSi2-SiC 复相陶瓷涂层的抗氧化性能取决于氧在涂层中的扩散过程。
MoSi2-SiC 抗氧化涂层对碳/碳复合材料弯曲性能的影响
曾燮榕, 李贺军, 侯晏红, 张建国, 单玲, 陈伟
2000, 17(2): 46-49.
摘要:
在C/C 复合材料表面制备了MoSi2-SiC 抗氧化涂层, 分析了涂层工艺对C/C 复合材料组织的影响, 测试了材料的室温弯曲力学性能。结果表明, 该工艺在C/C 复合材料表面生成抗氧化涂层的同时, 基材内部的层间和纤维束界面, 以及孔隙周围也被硅化。C/C 复合材料经涂层工艺处理后, 弯曲断裂行为发生改变, 弯曲强度明显升高,塑性有一定程度的降低。
致密TiC-Al2O3-Fe 金属陶瓷的自蔓延高温合成
张卫方, 韩杰才, 陈贵清, 尹京智, 陶春虎, 杜善义
2000, 17(2): 50-54.
摘要:
通过自蔓延高温合成结合准热等静压法(SHS/PH IP) 制备出了致密的TiC2Al2O3-20Fe 金属陶瓷。研究了延迟时间、高压持续时间、压力等工艺参数对金属陶瓷密实度的影响, 分析了金属陶瓷的相组成、微观组织及性能。结果表明, 燃烧合成过程中气体的排放和液相的存在是合成密实材料的关键, 通过优化工艺合成了密实度为97. 7% 的TiC2Al2O3-20Fe 金属陶瓷。金属陶瓷由TiC、Al2O3 和Fe 粘结相组成。粘结相Fe 与Al2O3 之间界面光滑,Fe 与T iC 之间有一较薄扩散层。TiC2Al2O3-20Fe 金属陶瓷的抗弯强度和抗压强度分别为890M Pa 和18. 4 GPa。
机械振动对SHS 陶瓷内衬复合管显微结构和力学性能的影响
王建江, 赵忠民, 叶明惠, 杜心康, 温晋华
2000, 17(2): 55-59.
摘要:
通过在重力分离SHS 法制备陶瓷内衬复合管过程中施以不同振幅与振频的单自由度上下往复式机械振动, 研究了机械振动对SHS 铝热燃烧、陶瓷凝固及复合管组织性能的影响。研究发现, 机械振动并相应提高振频可以提高燃烧温度、燃烧速率和反应转化率, 促进Al2O3-Fe 液相重力分离和陶瓷致密过程, 并使陶瓷层的凝固组织发生改变; 性能测试结果表明, 机械振动并相应提高振频可以提高复合管的各项力学性能指标和内衬陶瓷层的表面质量。
残余应力对复合材料弹2塑性变形的影响
胡更开, 黄国良
2000, 17(2): 60-65.
摘要:
从细观力学的角度给出了分析残余应力对一般复合材料塑性性能影响的一种解析方法, 该方法基于应力二阶矩的割线模量法及Ponte Castaneda 和W illis 给出的弹性细观模型。有残余应力时, 所提的细观解析模型能够同时考虑纤维形状, 体积百分比, 纤维取向及纤维的分布对复合材料变形的影响。计算结果表明, 残余应力的存在会引起复合材料拉压变形的不对称, 材料宏观的拉压硬化曲线又与复合材料的细观结构参数密切相关。对单向复合材料, 本文作者对其等效割线热膨胀系数, 拉压应力-应变曲线的有限元分析结果与给出的细观解析模型定量吻合。
三维四向编织复合材料剪切性能的数值预报
刘振国, 卢子兴, 陆萌, 麦汉超, 冯志海
2000, 17(2): 66-69.
摘要:
应用三维四向编织复合材料的参数化建模技术, 在“米”字型枝状体胞计算模型基础上, 讨论了该材料在剪切变形中体胞的边界条件, 较为真实地模拟了该材料的细观结构, 进一步对该材料的剪切模量进行了数值预报;最后通过结果的分析, 总结了剪切模量随不同编织角及纤维体积含量的变化关系。
具有分层损伤复合材料加筋与无加筋层合板热-机械力屈曲性态
陈浩然, 尹向勇, 刘相斌
2000, 17(2): 70-73.
摘要:
基于复合材料一维剪切理论——Mindlin 理论, 给出了材料性质与温度有关的含分层损伤复合材料加筋和无加筋层合板的线性和非线性热-机械力耦合情况下的屈曲问题有限元分析方法, 并研究了含分层损伤的加筋和无加筋层合板的两种不同类型的热- 机械力屈曲问题。通过典型算例分析, 讨论了热-机械力耦合效应和分层大小对含分层损伤结构的屈曲性态的影响关系。
受热复合材料层合板的非线性热振动——Part Ι: 理论及数值分析
杨自春
2000, 17(2): 74-78.
摘要:
基于能综合考虑温度效应以及横向线应变和剪切应变的高阶计算模型, 研究受热复合材料层合板的非线性热振动, 推导了非线性有限元方程并给出了相应的数值分析方法, 通过数值算例与已有文献相比较, 证明了本文理论和算法的精确有效性。文中还以大量数值算例研究了温度效应对幅频曲线的影响。
任意结构三维机织复合材料弹性性能的计算机模拟
杨连贺, 邱冠雄, 黄故
2000, 17(2): 79-83.
摘要:
提出纱态概念, 解决了任意结构三维机织预制件的结构表征问题, 提出了交叉等效曲面板模型, 借助三次多项式插值原理, 建立了反映三维机织复合材料本构关系的计算机模拟模型, 并以试验进行了验证。
粘弹性基体中环绕纤维的环形裂纹的&Iota|型和ΙΙ&Iota|型应力强度因子
马晓光, 卢子兴, 王建祥
2000, 17(2): 84-88.
摘要:
分析了粘弹性基体中环绕纤维的环形裂纹的é 型和? 型应力强度因子及其时间相关性。根据文献[ 1 ]、文献[2 ]中的弹性解, 求出了粘弹性基体中环绕纤维的环形裂纹的é 型和? 型应力强度因子在Laplace 变换域内的解。对其进行Laplace 数值反演后, 得到了相应的é 型和? 型应力强度因子在时间域内的变化曲线。结果表明, 给定长度的环形裂纹在尚未接触界面时, 其两端正则化的é 型和? 型应力强度因子均随时间增大而减小。
碳纤维复合材料界面性能研究
曹莹, 吴林志, 张博明
2000, 17(2): 89-93.
摘要:
复合材料的界面问题具有其自身的特殊性、复杂性和重要性, 它不仅与材料的工艺有关, 而且也显著影响着复合材料的损伤和破坏过程。本文采用激光喇曼光谱技术测量了碳纤维复合材料内纤维单丝的微变形, 研究了应力传递机理及剪应力的分布。实验结果显示拉伸应变小于0. 8% 时, 纤维内的应变与端部的拉伸应变成线性关系。
1-2-3 型摩擦制动复合材料的研究
曹献坤, 闻获江, 姚安佑
2000, 17(2): 94-97.
摘要:
针对近年来摩擦制动材料的发展要求, 选用2 维的片状蛭石与1 维的Kevlar 纤维混杂作为增强体, 在配方及工艺研究的基础上, 成功地研制出1-2-3 型复合增强摩擦材料。其性能及机理研究表明: 此摩擦材料力学性能高, 摩擦性能稳定, 特别是高温磨损小, 是一种具有广阔发展前景的摩擦制动材料。
碳纤维复合材料(CFRP) 孔壁的微观形态
张厚江, 陈五一, 陈鼎昌
2000, 17(2): 98-101.
摘要:
利用电子显微镜对碳纤维复合材料(单向) 孔壁表面微观形态进行了详细的观察分析, 首次得到了许多孔壁表面微观形态的SEM 照片, 并得出一些有益的结论。
全憎水硅钙材料
邢锋
2000, 17(2): 102-105.
摘要:
硅钙材料具有轻质、耐火、保温诸优异性能, 但吸水率高。吸水后, 上述性能急剧降低。以往, 表面涂覆或掺加憎水剂, 效果不大而且昂贵。作者提出的全憎水化是一种全新的憎水化方法, 即以硅藻土为载体, 先吸附憎水剂, 再掺入坯体中。水热处理过程中, 憎水剂逐渐释放, 并均匀分布于整个坯体中, 从而获得了理想又经济的全憎水效果(制品的重量吸水率从330% 降到3. 9% ) , 而制品的高耐热性、高保温性、低容重仍保持不变。本文中给出了材料、掺量选择和基本性能的实验结果, 探讨了全憎水化机理, 并分析了效益与前景。
Al2O3/Cu 复合材料的塑性变形及再结晶
武建军, 张运, 李国彬, 雷廷权
2000, 17(2): 106-110.
摘要:
内氧化方法虽然可获得细小氧化物颗粒, 但是所得氧化物在复合材料中的分布很不均匀, 且材料致密度较低。本文研究了Al2O3/Cu 复合材料的塑性变形行为, 变形材料在退火过程中的再结晶规律以及塑性变形对氧化铝弥散强化复合材料组织及性能的影响。实验证明, 该材料具有很高的加工硬化系数, 弥散氧化物能够明显提高复合材料的再结晶温度, 提高材料的高温强度。
纤维织物增强复合材料微观应力场的有限元分析
盛颂恩
2000, 17(2): 111-113.
摘要:
应用有限元法对一种平面编织玻璃纤维复合材料层板在拉伸载荷下的微观应力场作了详细的计算分析。分析结果清晰揭示了微观应力场的概貌, 尤其是材料结构中的强度薄弱点。
复合材料夹芯板低速冲击后弯曲及横向静压特性
程小全, 寇长河, 郦正能
2000, 17(2): 114-118.
摘要:
对低速冲击后的复合材料Nomex 蜂窝夹芯板进行了纯弯曲和准静态横向压缩实验, 用X 光技术、热揭层技术和外观检测等对板内的损伤进行测量, 分析了被冲击面在受压情况下蜂窝夹芯板的弯曲破坏特点, 对比了横向静压与低速冲击所造成的板内损伤, 讨论了不同横向压缩速度时接触力P-压入位移$h 的变化规律和损伤情况。结果表明: 低速冲击可使蜂窝夹芯板的弯曲强度大幅度降低; Nomex 蜂窝夹芯板对低速冲击不敏感。
受热复合材料层合板的非线性热振动——Part Ⅱ : 实验研究
杨自春
2000, 17(2): 119-122.
摘要:
 对不同铺层方式和铺设角度的复合材料层合板的热振动进行实验研究, 实验结果给出了一些有益的结论, 并有力证明了作者提出的非线性高阶层合理论和非线性热振动分析有限元算法(Part Ι) [1]的正确性。