1995年 第12卷 第3期
1995, 12(3): 1-7.
摘要:
S-GF/Ep648复合材料层合板[09°/θ]s冲击抗力试验的结果表明其冲击抗力值与铺层角θ无关,只受浸水时间的影响;而另一种铺层形式[+θ8/-θ8]的复合材料层合板,在落重冲击试验中却发现:在相同的冲击能量下,θ越大,分层破坏越严重,损伤区面积也越大。利用SEM-505扫描电子显微镜对发生穿透性断裂、层间分层断裂或仅出现冲击损伤等破坏形式的断口表面进行了观察和分析,讨论了影响该复合材料冲击断裂和冲击损伤性能的因素。
S-GF/Ep648复合材料层合板[09°/θ]s冲击抗力试验的结果表明其冲击抗力值与铺层角θ无关,只受浸水时间的影响;而另一种铺层形式[+θ8/-θ8]的复合材料层合板,在落重冲击试验中却发现:在相同的冲击能量下,θ越大,分层破坏越严重,损伤区面积也越大。利用SEM-505扫描电子显微镜对发生穿透性断裂、层间分层断裂或仅出现冲击损伤等破坏形式的断口表面进行了观察和分析,讨论了影响该复合材料冲击断裂和冲击损伤性能的因素。
1995, 12(3): 8-11.
摘要:
通过示差扫描量热法(DSC)和动态力学性能分析(DMA)等方法,对改性BMI树脂印刷电路板后处理工艺进行研究,根据DSC测试原理导出动力学方程,经计算机处理的结果表明,改性BMI树脂在200℃下后处理5小时得到固化程度达100%,而DMA试验显示树脂基体经200℃下后处理10小时才能充分固化。并且可以看出,低温条件下,固化效应与相应温度下损耗峰和固化网络部分链段运动有关。
通过示差扫描量热法(DSC)和动态力学性能分析(DMA)等方法,对改性BMI树脂印刷电路板后处理工艺进行研究,根据DSC测试原理导出动力学方程,经计算机处理的结果表明,改性BMI树脂在200℃下后处理5小时得到固化程度达100%,而DMA试验显示树脂基体经200℃下后处理10小时才能充分固化。并且可以看出,低温条件下,固化效应与相应温度下损耗峰和固化网络部分链段运动有关。
1995, 12(3): 12-16.
摘要:
本文研究了纯镁对不同致密度的碳化硼(B4C)颗粒基片的常压浸渗性;讨论了镁液对B4C颗粒聚集体常压浸渗的影响因素;提出了浸渗模型。研究表明,纯镁在氩气保护下,800～850℃温度范围保温30min即可浸渗B4C颗粒聚集体。浸渗深度和宽度随加热温度升高和保温时间延长而增加;常压浸渗的B4CP/Mg复合材料具有很高的硬度,B4C颗粒在基体中分布较均匀。
本文研究了纯镁对不同致密度的碳化硼(B4C)颗粒基片的常压浸渗性;讨论了镁液对B4C颗粒聚集体常压浸渗的影响因素;提出了浸渗模型。研究表明,纯镁在氩气保护下,800～850℃温度范围保温30min即可浸渗B4C颗粒聚集体。浸渗深度和宽度随加热温度升高和保温时间延长而增加;常压浸渗的B4CP/Mg复合材料具有很高的硬度,B4C颗粒在基体中分布较均匀。
1995, 12(3): 17-22.
摘要:
本文研究了SiC晶须增强铝基复合材料在于滑动摩擦条件下,时效处理及晶须位向对复合材料磨损行为的影响,同时分析了不同状态下的复合材料对对磨环的磨损。结果表明:当晶须定向排列且垂直于摩擦面时复合材料的耐磨性最佳;适当的过时效处理可使复合材料获得比欠时效和峰时效更好的耐磨性,并且此时对对磨环的磨损也较轻,这是由于磨损过程中晶须剥落减少的缘故。
本文研究了SiC晶须增强铝基复合材料在于滑动摩擦条件下,时效处理及晶须位向对复合材料磨损行为的影响,同时分析了不同状态下的复合材料对对磨环的磨损。结果表明:当晶须定向排列且垂直于摩擦面时复合材料的耐磨性最佳;适当的过时效处理可使复合材料获得比欠时效和峰时效更好的耐磨性,并且此时对对磨环的磨损也较轻,这是由于磨损过程中晶须剥落减少的缘故。
1995, 12(3): 23-25.
摘要:
本文采用挤压铸造方法制备出钛酸钾晶须增强ZL109复合材料(K2O·8TiO2w/ZL109 composite),该复合材料的室温和300℃下的抗拉强度与基体金属相当,而在200℃下的抗拉强度却大大高于基体金属。作者用高分辨率透射电镜对该复合材料进行了研究。发现在晶须与铝之间存在着TiO过渡层。
本文采用挤压铸造方法制备出钛酸钾晶须增强ZL109复合材料(K2O·8TiO2w/ZL109 composite),该复合材料的室温和300℃下的抗拉强度与基体金属相当,而在200℃下的抗拉强度却大大高于基体金属。作者用高分辨率透射电镜对该复合材料进行了研究。发现在晶须与铝之间存在着TiO过渡层。
1995, 12(3): 26-30.
摘要:
本文分析了喷雾共沉积颗粒增强金属基复合材料工艺中颗粒进入金属基体的动力学过程和可能机制,首次提出对于陶瓷颗粒/铝等非润湿系,颗粒将按射入机制进入基体;并由颗粒进入沉积层液膜的力学平衡关系,推导出颗粒按射入机制进入基体时,沉积前所需达到的临界速度表达式。在射入机制和大量实验的基础上,提出了一种新的颗粒加入方法即外部环孔式喷嘴注入法,解决了微细SiC颗粒在基体中分布不均匀、体积分数难以控制和提高等工艺难点,制出了W10 SiC颗粒在基体中分布均匀、体积分数达14.7vol%的SiCP/Al复合材料。
本文分析了喷雾共沉积颗粒增强金属基复合材料工艺中颗粒进入金属基体的动力学过程和可能机制,首次提出对于陶瓷颗粒/铝等非润湿系,颗粒将按射入机制进入基体;并由颗粒进入沉积层液膜的力学平衡关系,推导出颗粒按射入机制进入基体时,沉积前所需达到的临界速度表达式。在射入机制和大量实验的基础上,提出了一种新的颗粒加入方法即外部环孔式喷嘴注入法,解决了微细SiC颗粒在基体中分布不均匀、体积分数难以控制和提高等工艺难点,制出了W10 SiC颗粒在基体中分布均匀、体积分数达14.7vol%的SiCP/Al复合材料。
1995, 12(3): 31-35.
摘要:
本文研究用溶胶-凝胶方法在碳纤维表面涂覆Al2O3,的工艺对涂层性能、结构及对纤维强度、抗氧化性能等的影响。结果表明:所配溶胶质量好,涂覆工艺合适,可在纤维表面得到均匀、连续的Al2O3,涂层;该涂层不仅改善了纤维的抗氧化性能,而且还能保持纤维原有的强度;改善与熔铝的润湿性,为复合材料的制备提供方便。
本文研究用溶胶-凝胶方法在碳纤维表面涂覆Al2O3,的工艺对涂层性能、结构及对纤维强度、抗氧化性能等的影响。结果表明:所配溶胶质量好,涂覆工艺合适,可在纤维表面得到均匀、连续的Al2O3,涂层;该涂层不仅改善了纤维的抗氧化性能,而且还能保持纤维原有的强度;改善与熔铝的润湿性,为复合材料的制备提供方便。
1995, 12(3): 36-40.
摘要:
本文选用1.67×10-2、1.67×10-3、1.67×10-4、1.67×10-5s-1四种形变速率,在20～150℃试验温度范围内研究了用酚醛树脂氯丁胶作夹层的层压减振复合钢板的拉伸剪切特性。结果指出,在较低温度和较高形变速率下,层压减振复合钢板具有较高的拉伸剪切强度,其破坏形态呈高聚物撕裂和界面破坏的混合破坏特征;在80℃附近,拉伸剪切强度最低,其破坏形态为具有滑移特征的高聚物内聚破坏;在80～150℃温度范围内,随温度升高,拉伸剪切强度增加,这是由于高聚物夹层材料中的氯丁橡胶发生了交联反应的缘故。
本文选用1.67×10-2、1.67×10-3、1.67×10-4、1.67×10-5s-1四种形变速率,在20～150℃试验温度范围内研究了用酚醛树脂氯丁胶作夹层的层压减振复合钢板的拉伸剪切特性。结果指出,在较低温度和较高形变速率下,层压减振复合钢板具有较高的拉伸剪切强度,其破坏形态呈高聚物撕裂和界面破坏的混合破坏特征;在80℃附近,拉伸剪切强度最低,其破坏形态为具有滑移特征的高聚物内聚破坏;在80～150℃温度范围内,随温度升高,拉伸剪切强度增加,这是由于高聚物夹层材料中的氯丁橡胶发生了交联反应的缘故。
1995, 12(3): 41-45.
摘要:
本文采用座滴法研究了金属间化合物Fe-40 Al与Al2O3陶瓷的润湿性及界面的相互作用,重点考察了温度、保温时间以及合金元素对Fe-40A1合金/Al2O3润湿行为和界面反应的影响。
本文采用座滴法研究了金属间化合物Fe-40 Al与Al2O3陶瓷的润湿性及界面的相互作用,重点考察了温度、保温时间以及合金元素对Fe-40A1合金/Al2O3润湿行为和界面反应的影响。
1995, 12(3): 46-52.
摘要:
用SiC纤维的先驱体聚碳硅烷与碳纤维先驱体沥青共混得到叮制备SiC-C纤维的先驱体PC-P共混物。它的流变纺丝性与组份聚碳硅烷和沥青的性质相关,只有两组份的可纺丝温度区间叠合,才可以得到可纺性好的PC-P共混先驱体。此研究结果对SiC-C纤维选择聚碳硅烷和沥青组份及共混工艺有指导意义。
用SiC纤维的先驱体聚碳硅烷与碳纤维先驱体沥青共混得到叮制备SiC-C纤维的先驱体PC-P共混物。它的流变纺丝性与组份聚碳硅烷和沥青的性质相关,只有两组份的可纺丝温度区间叠合,才可以得到可纺性好的PC-P共混先驱体。此研究结果对SiC-C纤维选择聚碳硅烷和沥青组份及共混工艺有指导意义。
1995, 12(3): 53-57.
摘要:
以龟壳为对象,对其力学性能和显微结构进行了研究。不同的取样部位和加载方式,对抗弯强度有很大影响。抗弯强度最大值为165.1MPa,断裂韧性高达36.4MPa√m,龟壳由密质层和松质层组成。密质层的基本结构单元是Havevsian系统,在Havevsian系统的中央为Volkmann管,棒状羟磷灰石晶体沿Volkmann定向分布。而在松质层,长径比较大的棒状晶体聚集成束,呈无规则分布。棒状晶之间均由有机质膜相连。龟壳基板之间的接缝处,则是由大块片状羟磷灰石晶体组成,结构松散。
以龟壳为对象,对其力学性能和显微结构进行了研究。不同的取样部位和加载方式,对抗弯强度有很大影响。抗弯强度最大值为165.1MPa,断裂韧性高达36.4MPa√m,龟壳由密质层和松质层组成。密质层的基本结构单元是Havevsian系统,在Havevsian系统的中央为Volkmann管,棒状羟磷灰石晶体沿Volkmann定向分布。而在松质层,长径比较大的棒状晶体聚集成束,呈无规则分布。棒状晶之间均由有机质膜相连。龟壳基板之间的接缝处,则是由大块片状羟磷灰石晶体组成,结构松散。
1995, 12(3): 58-64.
摘要:
对一类十字叠层梁的冲击损伤机理与演化进行了有限元模拟。按实际叠层结构计算应力分布,根据破坏理论预测了损伤的萌生、位置与模式,并用“损伤材料刚度衰减原理”模拟损伤演化。结果表明,早期损伤以层间剪切为主导,而后将与90°层基体开裂发生互耦作用,最危险的位置是三点弯曲加载点和支撑点。计算了因损伤造成的弯曲刚度下降,与试验结果相符。此外,还定性地分析了损伤的稳态扩展与失稳扩展。
对一类十字叠层梁的冲击损伤机理与演化进行了有限元模拟。按实际叠层结构计算应力分布,根据破坏理论预测了损伤的萌生、位置与模式,并用“损伤材料刚度衰减原理”模拟损伤演化。结果表明,早期损伤以层间剪切为主导,而后将与90°层基体开裂发生互耦作用,最危险的位置是三点弯曲加载点和支撑点。计算了因损伤造成的弯曲刚度下降,与试验结果相符。此外,还定性地分析了损伤的稳态扩展与失稳扩展。
1995, 12(3): 65-69.
摘要:
本文用高灵敏度云纹干涉法对CALL混杂复合材料在纤维方向和垂直于纤维方向的弯曲及破坏特性进行了实验研究,得到了弯曲试件横截面上的剪应变分布规律及破坏形式。实验结果表明:碳纤维/环氧树脂层的剪应变明显大于铝层的剪应变,但各自沿截面呈抛物线分布。纤维方向弯曲试件的破坏形式是分层或碳纤维/环氧树脂层剪切破坏;垂直于纤维方向弯曲试件的破坏由受拉面碳纤维/环氧树脂层的拉伸破坏所致。本文工作为进一步深入研究CALL材料的力学性能提供了重要的实验依据。
本文用高灵敏度云纹干涉法对CALL混杂复合材料在纤维方向和垂直于纤维方向的弯曲及破坏特性进行了实验研究,得到了弯曲试件横截面上的剪应变分布规律及破坏形式。实验结果表明:碳纤维/环氧树脂层的剪应变明显大于铝层的剪应变,但各自沿截面呈抛物线分布。纤维方向弯曲试件的破坏形式是分层或碳纤维/环氧树脂层剪切破坏;垂直于纤维方向弯曲试件的破坏由受拉面碳纤维/环氧树脂层的拉伸破坏所致。本文工作为进一步深入研究CALL材料的力学性能提供了重要的实验依据。
1995, 12(3): 70-75.
摘要:
按球对称模型对粒子增强复合材料中热膨胀差(DCTE)热应力和残余应力进行了弹-塑性分析。结果表明,热应力或残余应力具有短程分布特点;粒子内部为常水静应力,界面和基体中径向应力与粒子内部同号,切向和周向应力与径向应力符号相反。存在一个基体发生初始屈服的临界温差tP,屈服范围随温差|t|而扩大。单程变温产生的残余应力与热应力完全相同;经过一个热循环后,若温差小于tP则残余应力为零;若大于tP,则在粒于和基体中产生残余应力。讨论了粒子形状和尺寸对残余应力和基体塑性变形对复合材料性能的影响。
按球对称模型对粒子增强复合材料中热膨胀差(DCTE)热应力和残余应力进行了弹-塑性分析。结果表明,热应力或残余应力具有短程分布特点;粒子内部为常水静应力,界面和基体中径向应力与粒子内部同号,切向和周向应力与径向应力符号相反。存在一个基体发生初始屈服的临界温差tP,屈服范围随温差|t|而扩大。单程变温产生的残余应力与热应力完全相同;经过一个热循环后,若温差小于tP则残余应力为零;若大于tP,则在粒于和基体中产生残余应力。讨论了粒子形状和尺寸对残余应力和基体塑性变形对复合材料性能的影响。
1995, 12(3): 76-82.
摘要:
本文研究单向短纤维增强金属基复合材料的细现弹塑性变形和宏观弹塑性响应。假设纤维是弹性体,基体是弹性粘塑性体。利用有限元法分析了复合材料可周期性重复的单胞的细观弹塑性应力场;利用体积平均的均匀化方法研究了复合材料的弹塑性应力-应变关系。本工作着重分析复合材料中纤维与纤维、纤维与周围基体的相互作用机理。
本文研究单向短纤维增强金属基复合材料的细现弹塑性变形和宏观弹塑性响应。假设纤维是弹性体,基体是弹性粘塑性体。利用有限元法分析了复合材料可周期性重复的单胞的细观弹塑性应力场;利用体积平均的均匀化方法研究了复合材料的弹塑性应力-应变关系。本工作着重分析复合材料中纤维与纤维、纤维与周围基体的相互作用机理。
1995, 12(3): 83-89.
摘要:
建立了复合材料界面强度原位测试系统,研制出界面剪切强度有限元分析软件并探讨了影响界面剪应力分析的因素,提出了改进的微观力学模型;利用该系统,研究了表面经不同改性处理的CF增强PMR-15聚酰亚胺复合材料界面的微观力学性能,结果表明:有效的表面处理可使CF/PMR-15界面剪切强度明显提高,并与其宏观性能具有较好的对应趋势。本文还初步探讨了界面破坏的过程。
建立了复合材料界面强度原位测试系统,研制出界面剪切强度有限元分析软件并探讨了影响界面剪应力分析的因素,提出了改进的微观力学模型;利用该系统,研究了表面经不同改性处理的CF增强PMR-15聚酰亚胺复合材料界面的微观力学性能,结果表明:有效的表面处理可使CF/PMR-15界面剪切强度明显提高,并与其宏观性能具有较好的对应趋势。本文还初步探讨了界面破坏的过程。
1995, 12(3): 90-95.
摘要:
本文报道利用显微激光分析仪研究微透明实际纤维复合材料对径受压圆盘径向应力分布的新尝试。结果表明,从I-θ曲线中提取出来的傅里叶变换四次基波的模A‖4等于均质双折射材料在暗场下的等色线亮度的1/2.当用传统方法无法再获得实际纤维复合材料的条纹图象时,仍然可以利用显微激光分析仪得到A‖4,且借助于A‖4,可通过作图法求出对径受压圆盘的径向应力分布,所得结果与H.Okabo的理论计算相吻合。实验表明,采用上边方法可对透光度低达万分之六(0.06%)的实际纤维复合材料进行测试。
本文报道利用显微激光分析仪研究微透明实际纤维复合材料对径受压圆盘径向应力分布的新尝试。结果表明,从I-θ曲线中提取出来的傅里叶变换四次基波的模A‖4等于均质双折射材料在暗场下的等色线亮度的1/2.当用传统方法无法再获得实际纤维复合材料的条纹图象时,仍然可以利用显微激光分析仪得到A‖4,且借助于A‖4,可通过作图法求出对径受压圆盘的径向应力分布,所得结果与H.Okabo的理论计算相吻合。实验表明,采用上边方法可对透光度低达万分之六(0.06%)的实际纤维复合材料进行测试。
1995, 12(3): 96-100.
摘要:
复合材料的纤维内含裂纹是造成纤维断裂的一个重要因素。本文采用轴对称多介质问题的边界元方法来分析纤维内含圆盘状裂纹的应力强度因子,以及基体和纤维的模量比、体积比和泊松比等参数对应力强度因子的影响。其分析结果为复合材料纤维断裂形式的破坏机理提供了参考依据。
复合材料的纤维内含裂纹是造成纤维断裂的一个重要因素。本文采用轴对称多介质问题的边界元方法来分析纤维内含圆盘状裂纹的应力强度因子,以及基体和纤维的模量比、体积比和泊松比等参数对应力强度因子的影响。其分析结果为复合材料纤维断裂形式的破坏机理提供了参考依据。
1995, 12(3): 101-107.
摘要:
本文用细观力学方法分析短纤维对基体微裂纹扩展的阻滞效应。考虑了单向和随机各向两类短纤维增强复合材料,用应力强度因子和应变能密度因子的变化来表征纤维阻滞裂纹扩展的效应。本文对三种短纤维复合材料作出了具体计算。
本文用细观力学方法分析短纤维对基体微裂纹扩展的阻滞效应。考虑了单向和随机各向两类短纤维增强复合材料,用应力强度因子和应变能密度因子的变化来表征纤维阻滞裂纹扩展的效应。本文对三种短纤维复合材料作出了具体计算。
1995, 12(3): 108-115.
摘要:
本文以旋转薄膜理论为基础,论述了作为正交各向异性材料的玻璃钢容器半椭球形封头受轴对称均布载荷作用的应力分析和应变分析,以及椭球参数对封头应力、应变的影响。作者结合工程设计实践,建议选择长短半轴比为的√3椭球作为玻璃钢容器半椭球标准型封头。
本文以旋转薄膜理论为基础,论述了作为正交各向异性材料的玻璃钢容器半椭球形封头受轴对称均布载荷作用的应力分析和应变分析,以及椭球参数对封头应力、应变的影响。作者结合工程设计实践,建议选择长短半轴比为的√3椭球作为玻璃钢容器半椭球标准型封头。
1995, 12(3): 116-124.
摘要:
研究了在轴向应力状态下,含有扁长椭球形增强物复合材料的弹塑性过程,进一步提出了判断在屈服点处是基体首先屈服还是增强材料首先屈服的判断基准,寻找到了材料整体的屈服应力与增强材料或基体屈服应力的关系。在本研究中所涉及的材料其基体和增强材料均为理想的各向同性材料,增强材料为扁长椭球体,其体积相对于基体是非常地小并与基体紧密相联。明确地得到了基体或增强材料首先屈服时所对应
研究了在轴向应力状态下,含有扁长椭球形增强物复合材料的弹塑性过程,进一步提出了判断在屈服点处是基体首先屈服还是增强材料首先屈服的判断基准,寻找到了材料整体的屈服应力与增强材料或基体屈服应力的关系。在本研究中所涉及的材料其基体和增强材料均为理想的各向同性材料,增强材料为扁长椭球体,其体积相对于基体是非常地小并与基体紧密相联。明确地得到了基体或增强材料首先屈服时所对应
1995, 12(3): 125-128.
摘要:
采用微脱粘法,在改装的光学显微镜下测得复合材料单根纤维与基体界面发生微脱粘时的微脱粘力。在建立单根纤维—基体—复合材料的层套细观力学模型基础上,依据复合材料最大应力失效判据,使用自行设计的专门有限元分析程序,对已发生微脱粘界面进行分析,从而得到单根纤维与基体界面剪切强度。
采用微脱粘法,在改装的光学显微镜下测得复合材料单根纤维与基体界面发生微脱粘时的微脱粘力。在建立单根纤维—基体—复合材料的层套细观力学模型基础上,依据复合材料最大应力失效判据,使用自行设计的专门有限元分析程序,对已发生微脱粘界面进行分析,从而得到单根纤维与基体界面剪切强度。
