单向短纤维复合材料中热残余应力研究

基于单向短纤维增强金属基复合材料的单纤维模型,利用轴对称弹塑性有限元分析方法,研究了该类复合材料中热残余应力的大小和分布情况以及各种微结构参数的变化对它的影响,同时还讨论了热残余应力的存在对基体与纤维之间应力传递的影响。研究表明,热应变的不匹配导致纤维受压、基体受拉,界面法向受压。热残余应力的存在降低了基体与纤维间的应力传递,不利于复合材料整体性能的提高。     

纤维取向对短纤维复合材料中应力传递的影响

以短纤维复合材料的单纤维三维模型为基础，利用三维有限元方法，通过计算短纤维增强金属基复合材料中纤维在不同取向下沿纤维长轴方向的纤维轴向正应力和界面应力的分布情况，讨论纤维取向变化对基体和纤维间应力传递的影响。研究表明，随纤维位向角α的增大，基体与纤维间的应力传递程度下降，纤维的增强效果变差。同时，不同取向下的纤维附近有不同的破坏机制，并与界面结合状态密切相关。     

纤维位向及界面对短纤维复合材料弹性模量的影响

基于短纤维复合材料的单纤维模型，引入一个具有一定厚度的界面层，借助于三维弹性有限元，以能量原理为基础，研究短纤维取向的变化以及界面层性能的改变对短纤维增强金属基复合材料弹性模量的影响。按文中提出的模型对一些短纤维增强金属基复合材料的弹性模量进行预测，与同类材料的实验结果比较可见，预测具有较好的准确性。     

δ-Al2O3短纤维增强Al合金复合材料热残余应力及其影响

用弹塑性有限元法和双纤维模型研究了δ-Al2O3，短纤维增强Al合金复合材料在室温下的热残余应力的分布及其对复合材料整体力学性能的影响．计算了体积分数为20％的3种δ-Al2O3／A1合金复合材料的拉伸应力-应变关系，并与实验结果比较．纤维间相互作用使复合材料基体中的热残余应力的大小发生了变化，但对其空间分布规律没有影响．对于体积分数为20％的短纤维增强δ-Al2O3／Al-5．5Mg和δ-Al2O3／Al-5．5Zn复合材料，用双纤维模型的三维弹塑性有限元方法计算的应力-应变曲线与实验曲线符合得较好，但δ-Al2O3／Al-12 Si复合材料的模拟结果与实验结果相比误差较大．     

纤维增强复合材料的有效模量预测

基于复合材料组分结构的复杂性,通常采用细观力学方法预测复合材料有效模量。本文分析了几种常用的细观力学方法,并采用Eshelby等效夹杂理论与Mori-tanaka方法,编制Matlab程序,分析了含有基体裂纹的纤维增强复合材料的有效弹性模量。选取纤维长径比与损伤含量为影响参数,绘制了有效模量的变化趋势图。     

纤维束复合材料在剪力作用下的力学性能

利用细观力学模型研究在剪力作用下复合材料的性质，以单纤维复合材料为基础，利用平面应变模型有限元法计算了3根束和4根束纤维增强复合材料的弹塑性应力－应变关系，对不同的细观结构的复合材料非线性性能进行了数值比较。     

乱向短纤维增强复合材料细观力学模型探讨

根据乱向短纤维增强复合材料纤维在基体中随机取向分布的特点，提出了一种新的球体细观力学模型。同时，对两种及两种以上纤维混合增强的力学模型进行了探讨。     

低温下复合材料层合板的层间应力分析

以低温推进剂的纤维增强树脂基复合材料燃料罐为对象,研究在低温环境下复合材料/结构的力学性能。基于细观力学模型,分别建立了用于复合材料贮箱的2种典型复合材料E-Glass/Epoxy和Graphite/Epoxy低温环境下的本构关系。采用有限元法,通过对低温环境下典型铺层的层合板自由边界附近层间应力的分析,讨论了低温对E-Glass/Epoxy和Graphite/Epoxy这2种典型复合材料层合板自由边界附近层间应力分布的影响。结果表明:温度的变化对层合板层间应力分布的影响较明显,且温度越低层合板的最大层间应力值越大。研究成果将对低温推进剂的纤维增强树脂基复合材料燃料罐设计提供一定的参考价值。     

混杂纤维片材拉伸性能研究

参考标准GB/T3354-1999测试了由碳纤维、玻璃纤维和尼龙纤维等编织的不同混杂纤维布和增强环氧树脂复合板的拉伸强度、弹性模量和拉伸过程曲线等,分析了混杂比例对干纤维布和纤维增强环氧树脂板拉伸性能的影响。结果表明:与1C1G和2C1G纤维布相比,1C2G单向纤维布呈现出更为理想的分级破坏形式,应力传递更稳定;在碳、玻璃混杂纤维增强环氧树脂板体系中,1C2G复合板延性优越,最大延伸率达1.68%;与碳、玻璃混杂纤维增强环氧树脂板相比,含有尼龙纤维的混杂纤维树脂板在拉伸过程中具有下降段,延性效果改善良好,但抗拉强度偏低;环氧树脂在复合材料中进行应力传递和重分配,有效提高了复合材料的整体受力性能。     

低温下沥青中柔性短纤维桥联应力计算模型

分析了柔性纤维增强脆性材料特点,建立了单根纤维从沥青中拔出时的受力模型。采用球面坐标系建立空间均匀分布短纤维桥联应力的计算模型,计算了沥青断裂时短纤维产生的桥联应力。采用大尺寸的纤维沥青试件进行低温拉伸断裂试验,实测短纤维的桥联应力。通过对桥联应力的计算值和实测值进行试算拟合,修正了计算模型中的参数。分析结果表明：桥联...     

纤维沥青混凝土疲劳性能对比试验

纤维沥青混凝土性能良好,应用广泛。由于路用纤维类型众多,因此选定三点弯曲疲劳试验来评价木质素纤维、矿物纤维、改性纤维和复合改性纤维等四种纤维对AC13沥青混凝土疲劳性能的影响。结果证明,加入纤维可提高沥青混凝土路面疲劳性能,同时为不同条件下纤维沥青混凝土路面的应用和纤维选择提供了研究依据。     

刚性纤维在桥梁橡胶支座中应用

以桥梁橡胶支座和刚性纤维两种材料组合为研究对象,探讨桥梁橡胶支座的受力特点、刚性纤维的材料特性及二者组合后作为桥梁支座共同受力的优势。结果表明:橡胶支座在反复循环荷载作用下,极易发生疲劳破坏,即支座出现开裂、起鼓、局部脱空等各种病害。为降低支座老化速率,提出"纤维橡胶支座",给出纤维橡胶支座平面构造、纤维橡胶支座展现的、纤维橡胶支座设计实施方案以及纤维橡胶支座体现的预期成果、实践意义和应用价值。结果表明:纤维与橡胶支座进行组合,大大发挥纤维的抗拉能力,提高支座使用寿命。     

钢纤维混凝土桥面铺装工艺探析

钢纤维混凝土是一种性能优良的新型复合材料,它在桥面铺装中得到了广泛应用.钢纤维混凝土桥面铺装的结构简单、施工方便.钢纤维混凝土施工中既要处理好桥面铺装层上表面,以满足行车质量要求,又要处理好桥面铺装层下表面,使之与下基层粘结牢固,从而确保这种桥面铺装设计功能和寿命.     

复合杂化纤维沥青路面施工质量控制

复合杂化纤维是指由两种或两种以上不同种类的纤维材料按照不同比例混合而成的多相纤维材料。由于沥青混合料中添加了复合杂化纤维使得混合料的施工工艺较为复杂,质量难以控制。以某高速公路采用复合杂化纤维进行路面大修的施工项目为例,介绍了复合杂化纤维沥青路面施工工艺,总结了其质量控制方法,可为类似工程提供参考。     

纤维混凝土结构耐久性抗冲击试验研究

纤维混凝土的抗冲击性能是指在反复冲击荷载作用下,复合材料吸收动能的能力。通过对耐碱玻璃纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土、钢筋混凝土以及普通混凝土的抗冲击性能进行对比试验研究。试验结果表明:加入柔性纤维明显改善混凝土的抗冲击性能,有利于提高混凝土结构的耐久性。     

德兰尼特AS纤维沥青混凝土的最佳纤维掺量试验研究

综合考虑不同德兰尼特AS纤维掺量对AC-16Ⅰ型沥青混凝土路用性能的影响分析,确定最佳纤维掺量。对不同纤维含量的AC-16Ⅰ型沥青混凝土分别进行配合比设计,并通过纤维沥青混凝土的主要路用性能试验,分析和评价纤维含量与路用性能之间的关系,由此关系综合考虑路用性能和经济性,最终确定最佳纤维剂量。     

聚酯纤维改性沥青混合料路用性能研究

通过级配调试、配合比设计和相关试验,研究AC-16聚酯纤维改性沥青混合料的高温抗车辙、低温抗裂和水稳定等性能,结果表明：聚酯纤维改性沥青混合料具有良好的路用性能,是一种值得推广的沥青路面材料。     

纤维增强二灰稳定碎石基层干缩性能的试验研究

为了有效解决二灰稳定碎石基层易干缩开裂的问题,选用柔性聚丙烯纤维和高弹性玻璃纤维为试验纤维,在确定的最佳含水量、最大干密度及相同配合比的条件下,进行了二灰碎石掺加纤维的干缩性能试验.研究结果表明,掺加聚丙烯纤维时,当体积掺量为1.6‰时,试件的干缩应变与平均干缩系数达到最小值;掺加玻璃纤维时,最佳掺量为0.5‰,此时对二灰碎石的干缩性能改善效果最好.     

碳纤维布加固梁式桥施工探讨

碳纤维质量轻、抗拉强度高、耐腐蚀、抗老化,有着优异的力学性能,用其加固补强混凝土结构施工简单便捷,在桥梁维修加固中得到了广泛的应用。碳纤维加固修补结构技术是继加大混凝土截面、粘贴钢板之后的又一种新型的结构加固技术。在对碳纤维加固梁式桥的机理及受力特点进行介绍的基础之上,就其施工所用材料、施工工艺深入分析,并给出有益的施工建议,对于碳纤维布加固技术的应用推广具有一定的指导意义。