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2008年  第25卷  第5期

La2O3-TiC/W复合材料组织结构与力学性能
2008, 25(5): 1-7.
摘要:
采用真空热压烧结法制备La2O3-TiC/W复合材料,并对其组织结构和力学性能进行了研究。结果表明:在一定成分范围内,La2O3和TiC的加入提高了复合材料的力学性能,La2O3和TiC共同作用时的强化效果强于La2O3和TiC单独作用的强化效果,但La2O3-TiC/W复合材料的密度和相对密度随TiC含量的增加而下降,并进而影响硬度和弹性模量的提高, 适量的La2O3有益于相对密度的提高;抗弯强度在1%La2O3 5%TiC/W成分含量时出现最大值901MPa,而断裂韧性在成分含量为0.5%La2O3-10%TiC/W时出现最大值10.07MPa·m1/2。本研究中,1%La2O3-5%TiC/W成分配比时具有较好的综合力学性能。La2O3-TiC/W复合材料的强化机制为细晶强化和载荷传递,韧化机制为细晶韧化、裂纹偏转和桥接。
等温时效对新型Sn-Ag基复合钎料显微组织和力学性能的影响
2008, 25(5): 8-13.
摘要:
研究了等温时效对Sn-3.5Ag共晶钎料及其复合钎料的力学性能和显微组织变化的影响。为了弥补传统复合钎料制备和服役中强化颗粒容易粗化的问题, 制备了不同种类最佳配比的具有纳米结构的有机无机笼型硅氧烷齐聚物(POSS)颗粒增强的Sn-Ag基复合钎料。对钎焊接头在不同温度(125、150、175℃)下进行时效,通过SEM和EDAX分析了钎料与基板间金属间化合物层(IMC)的生长情况。结果表明, 经过不同温度时效,复合钎料钎焊接头界面处金属间化合物的生长速率比Sn3.5Ag共晶钎料慢, 复合钎料的IMC生长的激活能分别为80、97和77kJ/mol,均高于Sn3.5Ag共晶钎料。经过150℃时效1000h后,复合钎料钎焊接头的剪切强度分别下降了22%、13%和18%,下降幅度相当或明显小于Sn-3.5Ag钎料钎焊接头。
Fe3O4/Ni复合纳米颗粒的制备及其微波吸收特性
2008, 25(5): 14-18.
摘要:
采用电爆炸技术,合成了粒径约为70nm 的Ni纳米颗粒,以3-巯基丙基三甲氧基硅烷偶联剂(MPTS)对Ni颗粒进行表面改性,利用共沉淀法对改性Ni颗粒进行包覆得到核-壳结构的复合纳米颗粒。将获得的复合纳米颗粒作为微波吸收剂, 并以不同比例分散到热固性酚醛树脂中,涂刷在200mm×200mm的金属板上,用RAM反射率远场RCS测量法研究了微波吸收特性。研究表明,核-壳结构Fe3O4/Ni复合颗粒作为微波吸收剂,在相同质量比条件下,其微波吸收性能明显优于纯Ni纳米颗粒或Fe3O4纳米颗粒的情况,并且在Fe3O4/Ni核-壳结构复合纳米颗粒中随着镍含量的提高,微波吸收增强,而随着Fe3O4含量的增加,微波吸收频段向高频段移动。
碳化硅/低密度聚乙烯复合材料的直流伏安特性
2008, 25(5): 19-24.
摘要:
为探讨碳化硅(SiC)/低密度聚乙烯(LDPE)复合材料的电导非线性特性,结合扫描电镜观察和X射线衍射分析研究了SiC的掺量、种类、晶型及粒径对SiC/LDPE复合材料直流伏安特性的影响。研究结果表明:SiC掺量增加可导致SiC/LDPE复合材料电导率增大和电导非线性系数发生改变的临界场强值降低;当外施电场强度相等时,在相同的SiC掺量下,纳米α-SiC、绿β-SiC、黑α-SiC复合材料的电导率分别大于微米α-SiC、绿α-SiC、绿α-SiC复合材料的电导率,且前者的电导非线性特性明显优于后者;当黑 α-SiC的掺量达到37.5wt%时,SiC粒径的增大可导致双对数坐标下的电导率与场强关系曲线的拐点向低场强方向移动。
聚砜纳米纤维增韧CFRP的制备及性能
2008, 25(5): 25-32.
摘要:
介绍了一种聚砜纳米纤维增韧碳纤维/环氧树脂复合材料的新方法。无规取向的纳米纤维通过静电纺丝直接将纳米纤维接收于碳纤维/环氧树脂预浸布上,实现增韧复合材料的目的。探讨了混合溶剂(丙酮、DMAC)配比和聚砜纺丝溶液浓度对纳米纤维直径及分布的影响,测试了不同含量的聚砜纳米纤维增韧复合材料的型层间断裂韧性(GⅡC),并同相等含量的聚砜溶剂法膜增韧复合材料性能进行了比较。在聚砜质量分数分别为1%、3%、5%的情况下,纳米纤维增韧复合材料的GⅡC分别增加54%、130%、177%,高于溶剂法膜增韧的复合材料。微观结构照片表明,纳米纤维增韧复合材料中,相分离后的聚砜小球贯穿于整个复合材料层间,而且呈现无规取向分布的海岛结构。增韧后复合材料的层间剪切强度(ILSS)都有略微的减小,溶剂法膜增韧后ILSS减小更明显。DMTA试验表明,与溶剂法膜相比较,纳米纤维与环氧树脂基体的相容性更好。
碳酸钙填料对不饱和聚酯树脂体积收缩的影响及其机制
2008, 25(5): 33-38.
摘要:
研究了CaCO3填料对不饱和聚酯树脂(UP)体积收缩性能的影响,通过SEM、DSC、TG和溶胀实验研究了其作用机制。填料的加入导致填料/UP复合体系的体积收缩率先上升,后下降;用偶联剂对填料进行表面处理后加入复合体系中发现,复合体系的体积收缩率变小。填料主要通过以下3个方面影响复合体系的体积收缩:填料取代了部分树脂,有利于体系的体积收缩率下降;复合体系固化后在填料及UP界面处形成空隙,有利于复合体系体积收缩率的降低;填料抑制苯乙烯的挥发,导致体系中不饱和聚酯固化密度增大,使体系体积收缩率上升。偶联剂的加入增加了填料与树脂的界面作用力,且可使苯乙烯的挥发量增加,导致其交联密度下降,使体积收缩率下降。
纳米碳包镍/环氧树脂复合材料的NTC效应及其调节
2008, 25(5): 39-44.
摘要:
采用磁场辅助固化工艺,制备了纳米碳包镍/环氧树脂复合材料,用SEM观察了复合材料的微观组织,测量了复合材料的直流电学特性,考察了磁场强度、纳米粒子含量、温度对电性能的影响。在无磁场情况下固化时,纳米粒子在环氧树脂中均匀分布;而施加磁场后,纳米粒子在基体中以纤维状线性排列;施加的磁场越大,纤维组织发育得越粗壮,获得的复合材料的电阻率越小。复合材料的I-U曲线呈现非线性特征,表明电导机制依赖于导电粒子之间的隧道传递,电阻率随温度上升而下降,显示奇怪的负温度系数(NTC)效应,且可由填料含量、磁场强度调节。为解释NTC起源,提出一个修正的量子隧道模型。根据该模型,复合材料的NTC效应归因于占统治地位的电子热活化隧道传递;另一方面,环氧树脂的低膨胀率促成了这一效果。
甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷改性碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面性能
2008, 25(5): 45-50.
摘要:
利用微脱粘法、三点弯曲法、扫描电镜(SEM)、力调制模式原子力显微镜(AFM)和动态力学热分析(DMTA)研究了甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷(Methacryl-POSS)涂层改性前后的碳纤维增强的聚芳基乙炔(PAA)复合材料的界面性能。用Wilhelmy法研究了处理前后的碳纤维与PAA树脂的浸润性。结果表明: POSS涂层处理后的碳纤维表面粗糙度增大,与PAA树脂的浸润性提高;复合材料的界面剪切强度提高了36%,层间剪切强度提高了50%。DMTA图谱表明, POSS涂层改性后,复合材料的玻璃化转变温度提高了12℃,损耗因子降低了53%,表明复合材料的界面粘接性能得到大幅度的改善。
碳纳米管/丁苯橡胶复合材料的电学性能
2008, 25(5): 51-56.
摘要:
采用喷雾干燥法可制备不同配比的碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)/粉末丁苯橡胶复合材料,观察CNTs在橡胶基体中的分散情况,检测复合材料的导电性能及介电性能,并进行了简要的理论分析。结果表明:CNTs在橡胶基体中获得了充分均匀的分散,有利于CNTs改性补强作用的发挥。与纯胶样品及填充炭黑(Carbon black,CB)样品相比, 填充CNTs样品在8~18GHz下具有较高的介电常数及低介电损耗。随着CNTs加入量的增加,CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料的电导率逐渐升高,当CNTs加入量为60phr(per hundred rubber)时,与纯胶样品及添加60phr CB样品相比,电导率提高近10个数量级;复合材料内部导电同时存在隧道导电机制和渗逾导电机制。采用喷雾干燥法制备的CNTs/粉末丁苯橡胶复合材料,将是一种综合性能良好的新型纳米复合材料,有望在抗静电橡胶、电磁屏蔽及介电材料等领域获得应用。
酚醛改性苯并噁嗪树脂及其复合材料性能
2008, 25(5): 57-63.
摘要:
从固化反应动力学、热分解动力学与耐烧蚀性能等方面研究了不同配比酚醛/苯并噁嗪共混树脂,并通过浸渍高硅氧玻璃布制备了相应的树脂复合材料。对其高常温力学、热学与耐烧蚀性能进行了研究。结果表明:共混树脂复合材料常温拉伸强度(214 MPa)、弯曲强度(332 MPa)、压缩强度(217 MPa)与高温层间剪切强度(21.6 MPa)等力学性能均高于酚醛树脂复合材料,热学与烧蚀性能符合耐烧蚀复合材料要求,可以作为一种性能优良的耐烧蚀复合材料。
表面处理碳纤维增强聚酰亚胺复合材料力学性能
2008, 25(5): 64-68.
摘要:
采用空气氧化法和硝酸氧化法对碳纤维进行表面处理,研究了碳纤维(CF)增强热塑性聚酰亚胺(TPI)复合材料的力学性能。采用Boehm滴定方法测定了经过硝酸处理后CF表面酸性官能团数量。结果表明:CF表面酸性官能团的数量随着浓硝酸处理时间的增加而增加;浓硝酸处理效果比空气氧化好,当浓硝酸处理CF的时间为20 min时,CF/TPI复合材料拉伸强度和弯曲强度分别提高10 %和14 %,XPS表明此时CF表面活性官能团比未处理增加35.89 %。AFM表明,浓硝酸对CF表面刻蚀沟明显;SEM表明,CF与TPI基体之间形成良好的界面,CF起到了增强效果。
钛酸钾晶须改性MC尼龙的吸湿行为及摩擦学特性
2008, 25(5): 69-73.
摘要:
机车心盘衬垫的性能易受湿度的影响而很不稳定,为了改善吸湿性对机车心盘衬垫性能的影响,在提高制品的韧性和强度的同时,获取高且稳定的摩擦系数,通过碱催化阴离子聚合反应制备了钛酸钾晶须/MC尼龙复合材料,并经过水浴处理。利用MM2000型摩擦磨损实验机测试了在干摩擦条件下吸湿性对钛酸钾晶须/MC尼龙复合材料摩擦学性能的影响。实验发现,未水浴处理试样的摩擦系数易受吸湿性的影响而不稳定,水浴处理试样的摩擦系数则能较快地稳定。纯尼龙以粘着磨损为主,钛酸钾晶须的加入大大降低了粘着磨损程度。晶须填充试样的总质量磨损率小于纯尼龙试样,但吸湿性对材料磨损特性的影响并不明显。晶须填充MC尼龙在水浴处理的条件下能明显改善吸湿性对MC尼龙摩擦学性能的影响。
炭化条件对木材苯酚液化物碳纤维性能的影响
2008, 25(5): 74-78.
摘要:
以木材苯酚液化物为原料,加入六次甲基四胺熔融纺丝后,经甲醛和盐酸溶液固化处理、炭化后得到木材液化物碳纤维。通过纸框拉伸检测法研究了炭化工艺条件对碳纤维力学性能、炭化率等的影响。结果发现:木材液化物碳纤维的力学性能随着炭化温度和炭化时间的增加而显著提高;随着炭化升温速率的增加而逐渐下降。同时,原料中木材/苯酚比越大,其碳纤维的拉伸强度和拉伸模量增幅比例越大,且直径收缩越小。木材液化物碳纤维在合适的炭化条件下拉伸强度、拉伸模量和炭化率可分别达到1.7 GPa、159 GPa和60%。
3D C/SiC复合材料的热辐射性能
2008, 25(5): 79-84.
摘要:
利用稳态量热计法和傅里叶红外光谱仪分别测定了3D C/SiC复合材料在90℃时的半球向总发射率和室温法向光谱反射率,研究了表面形貌、涂层厚度及高温氧化对3D C/SiC热辐射性能的影响。结果表明:3D C/SiC具有优异的热辐射性能,其总发射率可达0.83;随着SiC涂层厚度的增加,3D C/SiC总发射率先降低后上升;高温氧化后,3D C/SiC的热辐射性能有所提高。
2D C/SiC缺陷的无损检测与评价
2008, 25(5): 85-90.
摘要:
采用化学气相渗透法制备了内置异物质缺陷的2D C/SiC复合材料,利用红外热成像、X射线照相和计算机断层扫描(工业CT)三种技术对C/SiC试样进行无损检测。研究了内置缺陷试样的三点弯曲性能。结果表明:X射线照相适用于检测试样中有明显密度差异的缺陷;红外热成像检测适用于检测材料中导热系数较差的孔洞及分层缺陷;工业CT可以检测材料的局部横截面密度差异、孔洞和分层等缺陷的细节特征。2D C/SiC材料在受弯曲载荷时,容易从内置异物质缺陷处开裂,且随该缺陷长度增加,其抗弯强度及临界裂纹扩展能降低。
CVI-iC/TaC改性C/C复合材料的力学性能及其断裂行为
2008, 25(5): 91-97.
摘要:
以针刺碳纤维整体毡为预制体,采用化学气相渗透工艺对预制体纤维进行PyC/SiC/TaC的多层复合模式的涂层改性, 然后采用化学气相渗透和热固性树脂浸渍-化进行增密,制备出新型C/C复合材料。对复合材料的微观结构和力学性能进行了研究。结果表明:包覆在碳纤维表面的PyC/SiC/TaC多层结构均匀致密、无裂纹,在C/C复合材料中形成空间管状网络结构;改性后C/C复合材料的抗弯强度和韧性均大大提高, 平均抗弯强度达到522 MPa,断裂位移达到1.19mm;复合材料弯曲断裂形式表现为脆性断裂,经过2000℃高温热处理以后,复合材料的抗弯强度下降,但最大断裂位移增大,弯曲断裂形式由脆性断裂转变为良好的假塑性断裂。
单向短纤维增强泡沫塑料力学性能分析
2008, 25(5): 98-103.
摘要:
将Mori-Tanaka方法和修正剪滞模型相结合,给出了单向短纤维增强高密度泡沫塑料的模量预测和应力计算公式,并用建立的考虑不同情况的有限元模型分析了纤维和基体中的应力分布。研究结果表明:理论预测与有限元分析结果符合得较好。采用修正的剪滞理论能够解释单向短纤维增强泡沫塑料的应力传递机制。当泡孔体积分数增加时,纤维轴向应力和界面剪应力会增大,更容易发生脱粘和拉断破坏。纤维端部脱粘或穿过泡孔虽然容易引起局部应力集中,但对整体应力分布影响不大。
无粘结CFRP筋部分预应力混凝土连续梁试验与分析
2008, 25(5): 104-113.
摘要:
制备了9根两跨无粘结CFRP筋部分预应力混凝土连续梁,并完成了每跨三分点加载试验。考察了在加载过程中的开裂、中支座控制截面非预应力筋屈服、跨中控制截面非预应力筋屈服、极限破坏状态等阶段的受力特征,获得了无粘结CFRP筋在设计用承载能力极限状态和真实承载能力极限状态下的应力增长规律,基于试验结果提出了在这两个状态下的中支座两侧等效塑性铰长度计算公式,提出了分别以中支座控制截面综合配筋指标为自变量和以中支座控制截面相对塑性转角为自变量的弯矩调幅的计算公式。
CFRP拉挤过程非稳态温度场数值模拟与FBG实时检测
2008, 25(5): 114-119.
摘要:
碳纤维增强聚合物基复合材料的拉挤成型过程是动态的,其固化度与温度变化为强耦合关系。温度场是工艺过程控制关键之一。根据固化动力学和传热学理论,建立了非稳态温度场与固化动力学数学模型。通过差示扫描量热仪(DSC)分析计算出模型中固化动力学参数。采用有限元与有限差分相结合的方法,依据ANSYS求解耦合场的间接耦合法,编制了计算程序,对拉挤工艺不同工况CFRP内部非稳态温度场进行数值模拟。采用专门设计制作的铝毛细管封装的布拉格光栅光纤(FBG),排除了非温度应变的干扰。通过试验确定了FBG温度传感特性表征及FBG温度灵敏度系数值,保障了CFRP内部温度场实时动态检测的准确度。模拟与实验结果基本吻合,为取代传统试凑性实验,优化CFRP拉挤工艺提供了科学快捷的理论依据。
碳纳米管复合材料的应力分析
2008, 25(5): 120-124.
摘要:
采用三相同轴柱壳剪切滞后模型,分析含有界面层的碳纳米管复合材料中的应力场、饱和应力和应力传递效率以及碳纳米管的有效长度。碳纳米管复合材料的界面层厚度与碳纳米管直径尺度(0.1~100nm)相当,在进行应力分析时应该考虑界面层的影响。分析表明:界面层的存在以及其厚度的增大都明显地降低应力传递效率和纤维的饱和应力,但增大了碳纳米管纤维的有效长度。此外碳纳米管的长径比较小时,对应力传递效率和碳纳米管有效长度均有较明显的影响。
复合材料层压板抗冲击行为及表征方法的实验研究
2008, 25(5): 125-133.
摘要:
对14种复合材料体系约800个试样进行了冲击阻抗和含损伤层压板压缩强度试验研究,研究发现对于同一种复合材料层压板的冲击能量-凹坑深度曲线和凹坑深度-压缩破坏应变曲线均存在拐点,在出现拐点后内部的分层损伤叠加面积基本不再增加,压缩剩余强度基本不再降低,表面冲击部位开始出现纤维断裂。研究表明,采用传统CAI来表征损伤容限性能的方法可能得到与实际结构损伤容限特性相反的结论。因此,提出了利用拐点附近特性来表征复合材料层压板的抗冲击行为(包括损伤阻抗和损伤容限)的建议,即分别采用QSI方法得到的准各向同性层压板的最大接触力Fmax和压缩破坏强度(应变)的门槛值CAIT来表征复合材料层压板的损伤阻抗和损伤容限行为。
平板型复合材料格栅结构载荷重构研究 Ⅱ: 反演模型与验证
2008, 25(5): 134-140.
摘要:
将最优化方法应用到复合材料格栅板的载荷重构中,基于文献[11]所建立的前向响应模型,通过构造误差性能指标J表征前向响应模型与实测响应的差,将载荷的反演转换为所定义误差性能指标极值条件的获取,应用平滑算法对指标J的极值进行了求解;并借助分布式响应的功率梯度云和指标J极值点的搜索给出了一套由粗到精的载荷定位方法,实现了AGS板的载荷时程和载荷位置的同时重构。算例与实验研究表明,本文方法具有较高的反演精度和鲁棒性,从而为AGS的工程应用提供了必要的技术储备。
考虑不均匀界面时混凝土弹性模量预测
2008, 25(5): 141-146.
摘要:
提出了考虑不均匀界面时混凝土弹性模量预测的解析法。根据界面层上水泥颗粒的分布特性, 给出了界面层上任一点处的局部水灰比和孔隙率。将不均匀界面层划分成一系列同心球壳单元, 通过反演方法确定了每个球壳单元和水泥石基体的弹性模量。将三相混凝土分解成一系列两相复合子结构, 应用两相复合球模型的正确解导出混凝土弹性模量。通过与文献中的两组实验结果比较验证了本文方法的有效性。数值结果表明, 对于给定的骨料体积分数, 混凝土弹性模量随着最大水泥颗粒直径和水灰比的增大而减小, 但随着最大骨料直径的增大而增大, 骨料级配对混凝土弹性模量也有一定的影响。
水泥基复合材料中纤维拉拔的变位约束细观力学模型
2008, 25(5): 147-150.
摘要:
从细观尺度研究受拉水泥基复合材料中倾斜纤维的桥联行为,以分析承受轴向拉伸的随机各向分布纤维增强混凝土的力学性能。将单根随机纤维的理论解在三维空间进行积分运算有效描述受拉纤维混凝土的受力过程。给出了拉拔力、拉拔总功与裂纹张开位移和纤维倾斜角的函数关系。结果表明,增加纤维的倾斜角度会降低纤维的裂纹桥联力,拉拔力和拉拔总功的理论计算结果与试验结果有较好的一致性。
复合材料层压板剩余刚度剩余强度关联模型
2008, 25(5): 151-156.
摘要:
基于剩余强度和剩余刚度取决于同一损伤状态的假设,给出了基于剩余刚度的损伤定义和基于剩余强度的损伤定义之间的关系,建立了剩余刚度剩余强度关联模型。用3种不同铺层形式的层压板试验数据对本文中提出的剩余刚度模型及剩余强度模型进行了验证,结果表明:本文中提出的剩余刚度和剩余强度模型能很好地描述复合材料层压板疲劳过程中的剩余刚度和剩余强度退化规律;通过关联模型,可以在已知剩余刚度退化规律的前提下,用少量剩余强度试验确定剩余强度退化规律;与剩余刚度关联的剩余强度模型中的参数可以被认为是材料常数。
纤维增强复合材料弹塑性性能的细观研究
2008, 25(5): 157-162.
摘要:
基于Mori-Tanaka方法和Eshelby等效夹杂理论,建立弹性阶段基体和纤维平均应力之间的桥联矩阵,导出了该矩阵各元素的显式。鉴于工程实际材料对柔度矩阵对称性的要求并考虑组分材料物理性能和细观几何特征等因素的影响,对所导出的桥联矩阵进行合理简化。引入与基体等效塑性应变相关联的修正参数,以此确定纤维和基体中应力分配。数值结果表明,本文中建立的复合材料非线性理论模型与实验结果吻合较好。
平面编织复合材料层合板低速冲击后的拉伸性能
2008, 25(5): 163-168.
摘要:
对两种不同铺层形式的平面编织复合材料层合板低速冲击后拉伸性能进行了实验研究,在此基础上建立了有限元损伤扩展仿真模拟。在所建立的有限元模型中,将低速冲击损伤等效为形状规则的软化夹杂,并针对两种铺层形式采用不同的损伤判据和模量衰减准则。研究结果表明:该有限元模拟结果与实验结果符合,说明该模型能够准确地预测低速冲击后平面编织复合材料层合板的损伤扩展规律和剩余拉伸强度;不同铺层形式的平面编织复合材料层合板在低速冲击后拉伸的损伤扩展规律不同;它们的冲击后拉伸强度降均>50%,在复合材料结构设计中应该受到重视。
基于傅里叶级数的缠绕复合材料刚度预测方法
2008, 25(5): 169-174.
摘要:
采用傅里叶级数有关理论,根据缠绕复合材料内部细观结构的特点,建立了缠绕复合材料刚度预测模型。该模型将缠绕复合材料特征单元的刚度作为一个刚度场,利用二维傅里叶级数展开得到描述该刚度场的函数。算例的结果表明,本文中所建立的模型可以预测缠绕复合材料整体刚度特性,同时通过傅里叶级数各阶展开项的叠加可以反映材料内部细观结构对缠绕复合材料刚度特性的影响。
基于代理模型的功能梯度梁的材料特性参数反求
2008, 25(5): 175-180.
摘要:
针对功能梯度材料参数的反求问题,提出了一种基于代理模型的反求方法。应用有限元软件建立功能梯度梁的波动响应模型,获得模型在激振力作用下的动态位移响应。通过试验设计选取合理的样本点,建立响应面模型代替有限元软件作为程序的正问题求解器,遗传算法作为反问题求解器,用添加不同噪声水平的峰值位移来模拟反求模型的实际输入作为整个算法的输入数据,最终获得材料的体积参数。以实际SiC-C功能梯度梁为算例,分析了单次正弦激振力下,有限元软件获得的动态响应,并根据获得的位移响应应用遗传算法来反求SiC-C梁的体积分数。算例验证了本方法的有效性。基于代理模型的反求方法避免了多次调用正问题求解器,提高了计算效率。
对称角铺设矩形复合材料叠层板受低速冲击时的应力波传及解层破坏分析
2008, 25(5): 181-188.
摘要:
采用碰撞力分段模型和一阶剪切理论分析了给定初始速度的铁球与四边简支的复合材料叠层板中心发生碰撞的动力学行为,包括碰撞力及接触时间的变化规律、叠层板的振动响应、应力波传、表面沉陷等。并根据忽略厚度的界面模型假设及简化的Tsai Wu张量理论对复合材料叠层板的解层破坏进行了计算和分析,并给出了破坏区大小与铁球初始速度的关系。研究表明:碰撞力与铁球的初始速度成正比;复合材料叠层板中应力波传沿固定方向的相速度在各层内相同,拉伸应力波传速度沿纤维总体占优的方向大于其垂直的方向,而剪切应力波传速度则相反。即使在较低的初始碰撞速度下, 复合材料叠层板的解层破坏也很明显,并且破坏区域随初始碰撞速度的增大而不断扩展,其形状也会发生改变。