留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2006年  第23卷  第5期

亚微米SiCP 增强Al 基复合材料摩擦磨损性能
戈晓岚, 许晓静, 张洁
2006, 23(5): 1-6.
摘要:
采用冷压烧结和热挤压方法制备出1. 5~5 vol % SiCP (130 nm) / Al (149~75μm) 复合材料, 并对其抗压、硬度和滑动磨擦特性进行了研究, 旨在研究引入弥散的亚微米级SiCP 对SiCP / Al 复合材料磨擦性能的影响。结果表明: 随着SiCP (130 nm) 含量的增加, 其显微硬度值也增加, 在SiCP (130 nm) 含量为1. 5 vol %和5 vol %时,SiCP (130 nm) Al 复合材料显微硬度分别为28. 4 和33. 3 ; 复合材料的抗压强度分别是170 MPa 和186 MPa ; 在较高载荷下, 随SiCP 含量增加, 复合材料的耐磨性能提高, 1. 5 vol % 和5 vol % SiCP / Al 基复合材料具有优异的滑动磨损抗力, SiCP / Al 基复合材料耐磨性优于挤压态QSn6. 520. 4 和纯Al ; 磨损表面形成Al 基体弥散分布着SiCP和孔隙的理想耐磨组织。
三维网络结构增强金属基复合材料的抗压强度模型
王守仁, 耿浩然, 王英姿, 惠林海
2006, 23(5): 7-11.
摘要:
利用混合定则和参照Zum-Gahr 模型、Khruschov 模型, 建立了一种连续网络结构增强金属基复合材料的抗压强度模型, 并进一步对模型进行了修正。通过压力和负压浸渗技术制备了不同增强相体积分数的复合材料, 测试了其抗压强度值, 将试验数据与模型进行了拟合, 数据基本在模型限定范围内。形成的相互贯穿、相互缠绕的网络结构增强复合材料的抗压强度与增强相的体积分数在上限时呈线性关系, 且随体积分数的增加而增加; 在下限时呈非线性关系, 当增强相体积分数超过80 %以上时, 抗压强度明显增加。与基体相比, 复合材料的抗压强度有明显提高。
溶液浸渍还原法制备C/ SiC-Cu 复合材料
童长青, 成来飞, 张立同, 徐永东
2006, 23(5): 12-16.
摘要:
提出了用CuCl2 溶液浸渍还原法制备C/ SiC-Cu 复合材料的新工艺。对还原工艺进行了初步探讨; 用XRD、EDS、SEM 研究复合材料的微观形貌及组成; 用三点弯曲测定C/ SiC-Cu 复合材料的弯曲强度。结果表明:影响增重率的主要因素为C/ SiC 原料的气孔率和浸渍还原次数。Cu 在复合材料中呈颗粒状或块状, 它不仅渗入到纤维束间, 还渗入到纤维间的微孔中。Cu 的渗入对C/ SiC 复合材料的三点弯曲强度基本无影响。
镍磷-纳米碳管复合镀层的力学性能
孔纪兰, 周上祺, 任勤, 张喜
2006, 23(5): 17-23.
摘要:
采用化学复合镀的方法, 在铜箔基体上进行Ni-P-纳米碳管复合镀。用金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计、万能拉伸试验机等实验手段研究复合镀试样的组织和性能。结果表明: 随着镀液中纳米碳管含量的增加, 复合镀层表面的粒度变小, 硬度增加; 最大延伸率、断面收缩率和拉伸断口侧面的裂纹密度增加, 但抗拉强度、断裂强度和弹性模量降低。
填充银纳米线各向同性导电胶的性能
吴海平, 吴希俊, 刘金芳, 王幼文, 张国庆
2006, 23(5): 24-28.
摘要:
以Ti (OC4H9)4 水解形成的溶胶体系为模板, 以AgNO3 为银纳米线的前驱体, 低温下合成长径比为50~60 的银纳米线, 采用TEM 和XRD 对所制得的银纳米线进行表征。以银纳米线作为导电胶的导电填料, 成功制备了一种高电导率的各向同性导电胶。导电胶的电学性能和力学性能测试表明: 这种导电胶在导电填料含量为56 wt %时的电导率比填充75 wt %微米银粒子的导电胶高约6 倍(体积电阻率为1. 2 ×10-4Ω·cm) 。由于填料含量的降低, 该导电胶的抗剪切强度(以Al 为基板时的抗剪切强度为17. 6 MPa) 相比于填充75 wt %微米银粒子和75 wt %纳米银粒子导电胶均有不同程度的提高。
超声振荡辅助制备铜基碳纳米管复合电镀层工艺
王裕超, 丁桂甫, 吴惠箐, 汪红, 姚锦元
2006, 23(5): 29-33.
摘要:
为解决碳纳米管在铜基体中的分散与结合两个问题, 运用超声振荡辅助复合电镀制备铜基碳纳米管(Cu/ CNTs) 复合镀层。利用场发射扫描电镜进行观察, 复合镀层微观表面平整, 碳纳米管在基体中均匀分散, 其与基体结合良好。依据实验结果对超声振荡在复合电镀过程中发挥作用的机制给出了初步的解释。
添加Al 对MSI 制备C/ C-SiC 复合材料组织和力学性能的影响
冉丽萍, 易茂中, 王朝胜, 彭可, 黄伯云
2006, 23(5): 34-38.
摘要:
以聚丙烯腈( PAN) 基炭纤维(Cf ) 针刺整体毡为预制体, 用化学气相渗透(CVI) 法制备炭纤维增强炭基体(C/ C) 的多孔坯体, 采用熔融渗硅(MSI) 法制备C/ C-SiC 复合材料, 研究了渗剂中添加Al 对复合材料组织结构和力学性能的影响。结果表明: C/ C 坯体反应溶渗硅后复合材料的物相组成为SiC 相、C 相及残留Si 相。随着渗剂中Al 量的增加, 材料组成相中的Al 相也增加而其它相减少; SiC 主要分布在炭纤维周围, 残留Si 相分布在远离炭纤维处, 而此处几乎不含Al ; 当渗剂中Al 量由0 增加到10 %时, 复合材料的抗弯强度由116. 7 MPa 增加到175. 4 MPa , 提高了50. 3 % , 断裂韧性由5. 8 MPa·m1/2增加到8. 6 MPa·m1/2 , 提高了48. 2 %。Al 相的存在使复合材料基体出现韧性断裂的特征。
Ni、Mn 加入量及工艺对PTCR复合材料的性能影响
郑占申, 曲远方, 李晓雷, 罗国政
2006, 23(5): 39-43.
摘要:
采用传统固相法工艺, 在BaTiO3基材料中加入金属Ni 、金属Mn , 制备PTCR 陶瓷复合材料, 以降低其室温电阻率。考查了金属Ni 、金属Mn 的加入量, 以及后期热处理时间和温度对复合材料性能的影响。研究表明: 在还原气氛中烧结(1250 ℃, 保温20 min) , 室温电阻率较低, 但只有很弱的PTC 效应, 再通过适当的后期热处理工艺(空气气氛, 780 ℃, 保温60 min) , PTC 效应可得到部分恢复。最终获得了具有较低的室温电阻率(ρ25 ℃= 10. 2Ω·cm) 和较高升阻比(ρmax /ρmin = 1. 42 ×103 ) 的PTCR 复合材料。
纳米增强金属陶瓷的组织及热冲击性能
许育东, 刘宁, 石敏, 晁晟, 张宝华, 刘雪敏, 刘斌
2006, 23(5): 44-50.
摘要:
为了进一步提高金属陶瓷的力学性能及其刀具的高速切削性能, 研究了纳米增强金属陶瓷的显微组织特征和热冲击性能。扫描电镜和透射电镜分析表明: 组织中陶瓷相呈现典型的芯2壳结构特征; 芯为TiC 或Ti (C ,N) , 而壳则为( Ti ,Mo ,W) (C ,N) 固溶体。纳米增强金属陶瓷机制为细晶强化、弥散强化和固溶强化。热冲击实验表明: 随着热循环的进行, 材料中孔洞的数量、孔洞的尺寸以及微裂纹的尺寸随之增大; 同时, 热循环过程中出现的表面氧化、裂纹长大、偏转以及桥接现象也很显著。与常规Ti (C ,N) 金属陶瓷相比, 纳米增强金属陶瓷的抗热冲击性能明显提高。
工艺参数对聚脲甲醛包覆环氧树脂微胶囊物性的影响
李岚, 袁莉, 梁国正, 谢建强
2006, 23(5): 51-57.
摘要:
以聚脲甲醛为囊壁、双酚A 型环氧树脂( E-51) 和正丁基缩水甘油醚(501 # ) 混合物为囊芯, 采用原位聚合法合成聚脲甲醛包覆环氧树脂体系微胶囊。通过L16 (45 ) 正交试验研究了原料配比、终点p H 值、搅拌速率、酸化时间、平均升温速率等工艺参数对微胶囊的合成状态、粒径大小和分布的影响规律, 并利用扫描电子显微镜(SEM) 、光学2摄影显微镜(OM) 进行表征。结果表明: 原料配比和终点p H 值对微胶囊的合成状态有显著影响;适当延长酸化时间和增加升温速率, 有利于增加微胶囊表面的粗糙度; 随着搅拌速率的增加, 微胶囊的粒径减小、分布变窄。优化的工艺条件为: 原料配比为0. 8∶1 , 终点p H = 2. 0~4. 0 , 酸化时间为2. 0~3. 0 h , 升温速率为0. 17~0. 25 ℃·min -1 , 搅拌速率为325~350 r·min -1
五氧化二钒/ 聚吡咯的制备及其电化学性能
安颢瑗, 任丽, 王立新, 张福强
2006, 23(5): 58-62.
摘要:
采用化学氧化法, 通过改变氧化剂的加入方式, 制备了不同结构的五氧化二钒/ 聚吡咯(V2O5 / PPy) 复合材料。用四探针测试了材料的电导率, 并用比表面积(BET) 、X 射线粉末衍射(XRD) 和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料进行了测试和表征。结果表明: 氧化剂的加入方式不同, 所得复合材料的结构和形貌明显不同。在反应器内先加入氧化剂时, 吡咯在V2O5 的层间聚合; 在反应器内先加入吡咯单体时, 吡咯在V2O5 的表面吸附聚合。为研究不同结构复合材料的电化学性能, 将V2O5 / PPy 作为锂二次电池正极, 组装成扣式电池, 采用恒电流充放电及交流阻抗法对复合正极材料进行测试。结果表明: 采用先加入氧化剂方式所得材料的电化学综合性能最好, 锂二次电池的最高放电比容量达230 mAh/ g。
黄麻纤维毡的表面处理及其增强聚丙烯复合材料的力学性能
刘晓烨, 戴干策
2006, 23(5): 63-69.
摘要:
提出了一种新的纤维表面处理方法和工艺, 将MPP 乳液引入黄麻纤维的表面处理。考察了NaOH 处理对黄麻纤维吸湿性和热稳定性的影响, 研究了NaOH 溶液及NaOH 溶液和MPP 乳液组合处理对黄麻纤维毡增强聚丙烯复合材料力学性能的影响。结果表明: 黄麻经NaOH 处理后, 吸湿率降低, 热稳定性提高; 黄麻纤维毡增强聚丙烯复合材料的力学性能明显提高, 表面涂覆MPP 乳液后, 力学性能更进一步改善。
碳纳米管/ 聚苯乙炔复合材料的导电性
李相美, 徐学诚, 余维, 顾英俊, 石岩, 成荣明, 陈奕卫
2006, 23(5): 70-74.
摘要:
用AlCl3 作催化剂制备了聚苯乙炔( PPA) , 用浓H2SO4 进行磺化改性, 通过共混制得碳纳米管(CNT) /PPA 及磺化CNT/ PPA 复合材料, 进行导电性能、XRD 等测试。当CNT 含量增加时, 复合材料的电导率升高, 磺化CNT/ PPA 的导电阈值比CNT/ PPA 的导电阀值降低了1 %, 前者达到极限电导率所需CNT 的量是后者的10 %; 分析了随着温度变化影响复合材料电阻变化的因素; XRD 测试表明, 在CNT 界面上的磺化PPA 有新的晶型产生。
原位复合法制备TiO2 / ( PEO)8LiClO4 聚合物电解质
戴潇燕, 潘春跃, 冯庆, 巢猛
2006, 23(5): 75-78.
摘要:
以聚氧化乙烯/ 高氯酸锂络合物( ( PEO)8LiClO4 ) 为基体, 通过钛酸四丁酯的水解缩合反应在基体中原位生成TiO2粒子, 制备了TiO2 / ( PEO)8LiClO4复合聚合物电解质膜。采用SEM、DSC 和交流阻抗方法分别研究了电解质膜的表面形貌、热性能和离子导电性能。结果表明, 原位生成的TiO2 粒子均匀分散于PEO 基体中。复合TiO2后电解质膜的玻璃化转变温度和结晶度降低。电解质膜的离子导电行为满足Arrhenius 方程, 并在5 %TiO2含量时体系的电导率出现最大值5. 5 ×10 -5 S/ cm (20 ℃) 。以此膜为电解质组装的全固态聚合物锂电池放电时电压平稳, 20 次循环后放电容量保持在107 mAh/ g。
短切石英纤维/ 聚酰亚胺复合材料的制备与性能
陈建升, 范琳, 陶志强, 胡爱军, 杨士勇
2006, 23(5): 79-83.
摘要:
采用湿法混合工艺制备了短切石英纤维增强的PMR 型聚酰亚胺复合材料模塑粉, 使用热模压一次成型技术制备了聚酰亚胺树脂基复合材料, 对复合材料的性能进行了系统研究。研究结果表明: 短切石英纤维增强的复合材料具有优异的热性能和良好的力学性能, 纤维含量对复合材料玻璃化转变温度和热失重温度影响不大,对材料的力学性能影响显著。复合材料具有优异的介电性能, 在1 kHz~18 GHz 宽频范围内具有稳定的介电常数和介电损耗。
激光参数对碳纤维复合材料质量烧蚀率的影响
郭亚林, 梁国正, 丘哲明, 邓杰
2006, 23(5): 84-88.
摘要:
为了研究激光参数对碳纤维增强有机硅改性环氧树脂复合材料质量烧蚀率的影响规律, 选用不同激光参数、采用高强度CO2激光器对该复合材料进行了激光辐照试验。分别分析了入射激光的辐照时间、强度和光斑直径对碳纤维增强有机硅改性环氧树脂复合材料质量烧蚀率的影响规律。研究结果表明: 激光辐照时间对该复合材料的质量烧蚀率的影响不大, 而该复合材料的质量烧蚀率随入射激光强度和光斑直径的增大而增大。
LCM 工艺实时监测技术的影响因素
段跃新, 孙玉敏, 谭朝元, 张佐光
2006, 23(5): 89-95.
摘要:
为了提高复合材料液体成型(LCM) 工艺构件的质量稳定性和降低成本, 建立了直流电实时监测系统。实验表明, 该监测系统能够准确地反映监测点处树脂流动前锋的到达及其固化过程。研究了主要工艺因素对监测信号的影响规律, 发现系统对不同的树脂体系的响应差别较大, 监测饱满值随工艺温度的升高而增大, 随监测铜丝裸露长度的增加而增大, 纤维体积含量和纤维铺放角度对监测信号的影响不大。
改性甲基丙烯酸共聚物分散剂对陶瓷复合料浆流变性及坯体强度的影响
费贵强, 沈一丁, 王海花, 李刚辉, 张亚萍
2006, 23(5): 96-100.
摘要:
烯丙基聚氧乙烯醚与甲基丙烯酸和甲基丙烯酸甲酯可通过自由基共聚获得两亲结构的水溶性高分子MPMA , 可作为陶瓷浆料分散剂。研究了MPMA 用量对石英/ 长石/ 粘土复合浆料流变性及坯体强度的影响, 并分析了其原因及分散稳定作用机理。结果表明: MPMA 的加入显著优化了料浆的流变性能并提高了成型后陶瓷的强度。在p H 值为9~10 时, MPMA 的最佳用量为0. 57 wt %(相对绝干浆料) , 料浆的Zeta 电位绝对值由28. 5 mV升高到65. 5 mV , 零剪切黏度由690. 9 mPa·s 降低到81. 6 mPa·s , 触变面积最小, 陶瓷料浆基本呈Newton流动特性, 显示了很好的分散性。与添加无机分散剂的陶瓷坯体相比, 添加MPMA 的陶瓷坯体强度由160 MPa升高到268 MPa 。
Yb2O3 掺杂氮化硅复合材料的高温动态疲劳行为
吴仁兵, 陈建军, 杨光义, 潘颐, 李俊德, 黄肇端
2006, 23(5): 101-106.
摘要:
研究了N2 气氛加压烧结制备的6 wt %Yb2O3 和2 wt %Al2O3 掺杂氮化硅复合材料在高温下的动态疲劳行为。用维氏压痕法在试样上获得规范的预制裂纹。分别在1000 ℃、1200 ℃、1300 ℃、1400 ℃下, 以1 、0. 5 、0. 1 、0. 01 mm/ min 的不同压头速率对试样进行四点弯曲试验。不同温度下疲劳应力2加载速率函数曲线的对比表明, 这种材料在1200 ℃时, 对亚临界裂纹生长具有最高的抵抗力(即具有最大的亚临界裂纹生长指数N) 。XRD、TEM 分析表面晶界相的晶化、裂纹愈合可以提高亚临界裂纹生长指数。EDS 分析表明, 1200 ℃下氮化硅陶瓷断裂面的氧化有助于晶界相的晶化, 但是在更高的温度下, 则会产生不利影响。
两种先驱体低温裂解制备石英纤维增强氮化硅复合材料
齐共金, 张长瑞, 胡海峰
2006, 23(5): 107-110.
摘要:
以全氢聚硅氮烷( PHPS) 和聚甲基硅氮烷( PHMS) 为陶瓷先驱体, 通过循环浸渍和600 ℃低温裂解分别制备了三维石英纤维增强氮化硅复合材料, 对比研究了复合材料的力学性能和微观结构。结果表明: 由PHPS 制备的复合材料密度为1. 83 g/ cm3 , 气孔率10 % , 弯曲强度45. 4 MPa , 材料断口平整, 纤维基体界面结合强; 而由PHMS 制备的复合材料密度仅为1. 66 g/ cm3 , 气孔率16 % , 却具有更高的弯曲强度56. 3 MPa , 材料断面较粗糙,界面结合较弱。先驱体活性不同是导致复合材料界面结合强弱及力学性能不同的主要原因。
ICVI法制备Si3N4P/ Si3N4 复合材料致密化行为数值模拟
胡卓沛, 成来飞, 魏玺, 赵春年, 刘谊
2006, 23(5): 111-115.
摘要:
根据Si3N4 颗粒增强体的结构特点及等温化学气相法( ICVI) 的工艺特点, 对Si3N4 颗粒增强Si3N4 复合材料的致密化过程进行了数值模拟。用球形孔隙模型表征Si3N4 颗粒增强体的结构特征, 用传质连续方程表征先驱体在预制体中的浓度分布。为了检验模型的准确性和适用性, 进行了相应的实验验证。模拟结果与实验结果具有相似的致密化规律, 预测的渗透时间和孔隙率与实验结果均十分接近, 表明本文中建立的数学模型可以较好地表征Si3N4P / Si3N4 复合材料的ICVI 过程。
ICVI 法制备C/ SiC 复合材料构件的数值模拟
魏玺, 成来飞, 张立同, 徐永东
2006, 23(5): 116-120.
摘要:
根据C/ SiC 复合材料的结构特点及等温化学气相浸渗法的工艺特点, 建立了C/ SiC 复合材料ICVI 致密化过程的数学模型, 并将该模型应用于C/ SiC 复合材料构件制备过程的数值模拟中。利用有限单元法, 对航空发动机用C/ SiC 复合材料小喉衬的ICVI 致密化行为进行了数值计算和分析。为了验证计算结果, 设计并进行了相应的对比实验, 对致密化后的喉衬构件进行了密度测量和CT 断层扫描无损检测。实验结果与模拟结果呈现出相同的变化规律并且两者之间偏差较小, 表明本文作者所建立的模型可以很好地描述C/ SiC 复合材料的ICVI 过程。利用该数学模型, 计算了ICVI 过程中喉衬构件的密度分布及其演变规律, 为ICVI 法制备C/ SiC 复合材料构件的进一步研究打下基础, 对ICVI 工艺的优化具有一定的指导意义。
基于隧道效应的CFRC 材料的导电模型
姚武, 王瑞卿
2006, 23(5): 121-125.
摘要:
从碳纤维增强水泥基(CFRC) 材料导电机理出发, 建立了一个描述CFRC 材料导电性的数学模型, 并推导了这种材料电导率与材料内部微观结构参数、载流子运动参数的关系。以该模型分析CFRC 材料的力敏性, 其理论规律与实验结果基本一致, 从而验证了CRFC 导电模型的合理性。
γ-TiAl 基合金有效弹性性能的微结构尺度效应
苏继龙, 庄哲峰
2006, 23(5): 126-131.
摘要:
基于微极理论细观力学方法, 详细分析了近片层γ- TiAl 基合金材料有效弹性性能的微结构尺度效应。采用空间角度平均方法处理近片层γ- TiAl 基合金中横观各向同性PST( Polysynthetically twinned crystal) 颗粒夹杂的空间任意取向分布,并将Mori-Tanaka 法推广到微极介质, 建立了近片层γ-TiAl 基合金材料的有效弹性模量及其尺度效应的分析模型。结果表明: 当PST 夹杂颗粒直径尺度a 与微极基体材料(等轴γ颗粒) 的特征长度lm相当时, 合金材料的有效弹性模量的大小将受到夹杂PST 颗粒大小的影响, 夹杂颗粒尺度减小, 有效弹性模量增大; 而当PST 夹杂颗粒直径a 与微极基体材料的特征长度lm 相比很大时, 微极理论对有效弹性模量预测的结果将趋近于采用传统Cauchy 介质理论预测的结果。
层合板振动特征值对铺层角的灵敏度
韦勇, 陈国平, 何欢
2006, 23(5): 132-136.
摘要:
研究了层合板特征值对铺层角的灵敏度, 从经典层合板理论出发, 结合有限元方法, 通过虚功原理, 推导了层合板的刚度矩阵和质量矩阵, 并且导出了质量、刚度矩阵和铺层角、铺层厚度之间的显式关系; 利用摄动方法, 推导了层合板各阶特征值对各个铺层角灵敏度的显式表达式。通过数值算例, 对比了本文方法与有限差分法得到的结果, 表明差分法只有当增量步很小时才能够达到本文方法的精度。
基于五相球模型确定含涂层空心微球复合材料的有效模量
邹波, 卢子兴
2006, 23(5): 137-142.
摘要:
利用推广的五相球模型得到了含涂层空心微球填充复合材料的有效体积模量、剪切模量和杨氏模量预测的理论公式。分析了复合材料有效模量同空心微球壁的厚度、填充体积分数、涂层厚度等参数的关系。为了说明本文结果的有效性, 将五相球模型退化为不含涂层空心球填充复合材料的情况, 并与文献中的实验数据进行对比。算例计算表明: 涂层较薄时, 填料体积分数越大, 空心微球壁相对越厚, 弹性模量就越大。当填料体积分数最大时, 在空心微球壁相对最薄处, 弹性模量最低。
高温烧蚀条件下C/ C 材料热力耦合场模拟
王臣, 梁军, 吴世平, 杜善义
2006, 23(5): 143-148.
摘要:
热防护材料在高温、高焓、高压环境中因物理、化学和力学因素造成质量损失引起材料烧蚀,使其热力学和热物理性质发生不可逆变化, 表现出复杂的非线性特征。通过对碳基复合材料热化学烧蚀机理分析, 由质量守恒、能量守恒及系统化学反应的热化学平衡原理, 建立相应的热化学和热力学烧蚀模型。基于材料线烧蚀引起边界移动建立热传导方程; 对温度场以及热应力场求解时充分考虑材料变物性特征。通过数值模拟表征材料在高温烧蚀条件下的动态热力学行为, 与实验结果吻合较好, 实现了材料在高温、高过载等复杂因素耦合作用下的实时仿真。
预浸机织织物二维剪切性能模型
林国昌, 万志敏, 杜星文
2006, 23(5): 149-153.
摘要:
利用安装在拉伸试验机上的像框剪切装置, 研究了平纹预浸碳纤维机织织物的剪切行为。研究发现,预浸碳纤维织物的剪切行为与织物的分阶段剪切行为类似。根据实验结果, 分两个不同剪切阶段建立了预浸碳纤维织物的二维剪切性能模型。在剪切初始阶段, 利用扭力弹簧来模拟纱线交叉点之间的剪切摩擦, 通过实验确定了扭力弹簧扭转刚度系数。在剪切第二阶段, 给出了载荷与剪切角之间的关系模型。试验结果表明, 利用扭力弹簧可以很好地模拟剪切初始阶段的剪切摩擦。
四步法三维矩形编织复合材料的细观结构模型
徐焜, 许希武
2006, 23(5): 154-160.
摘要:
基于现有实验研究和编织工艺中携纱器的运动规律, 重点分析了材料内部区域纤维束的空间构型, 建立了材料的三维实体细观结构模型。该模型不仅体现了内部纱线因打紧工序而形成的紧密接触和截面变形, 而且考虑了内部和表面区域纱线因挤紧状态不同所造成的纱线填充因子变化。基于一种单胞取向平行于材料横截面边界方向的新划分方案, 解决了45°单胞划分方案的不足, 建立了便于力学性能分析的单胞几何模型, 并指出了编织工艺参数和模型宏细观结构参数的关系。模型数值结果与试件实测数据吻合, 表明了该模型的合理有效性,为材料后续力学性能分析奠定了基础。
由材料组分直接计算功能梯度复合材料开孔板宏观响应的跨尺度分析
程红梅, 曹志远
2006, 23(5): 161-167.
摘要:
建议一种新颖的功能梯度构件分析的细观元法, 给出了方法模型、基本算式及特点与功能。细观元法对构件的常规有限单元内部设置密集细观单元以反映材料组分梯度变化, 又通过协调条件将各细观元结点自由度转换为同一常规有限元自由度, 再上机计算。此法可实现材料细观结构到构件宏观响应的直接过渡分析, 而计算单元与自由度又等同于常规有限元, 为解决功能梯度构件宏观、细观跨尺度分析提供了一种有效工具。本文中直接从制备时给定材料组分分布出发计算构件宏观响应, 给出了不同开孔形状与数量功能梯度板的力学量三维分布形态。