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本文给出了一种基于层压板理论用来计算单一纤维多向缠绕薄壁圆筒三维等效弹性模量的方法,用此方法计算了玻璃纤维多向缠绕筒的三维等效弹性模量.有限元数值模拟和拉伸试验结果表明,通过本文计算方法得到的三维等效弹性模量是有效的,应用此方法可将复杂的纤维多向缠绕结构等效为具有各向异性性质的均质单一材料,大大降低应力分析的工作量.

关键词: 玻璃纤维 , 多向缠绕筒 , 三维等效弹性模量 , 有限元模拟 , 拉伸试验

含内衬纤维缠绕筒水压试验分析

徐光磊 , 阮文俊 , 王浩 , 杨庆平

兵器材料科学与工程 doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2012.04.008

采用内衬和纤维层厚度均相同,以钢内衬纯玻璃纤维缠绕筒和钢内衬玻璃-碳纤维混杂缠绕筒进行落锤冲击试验和水压试验.落锤冲击试验结果表明,纯玻璃纤维缠绕筒的抗冲击性能优于玻璃-碳纤维混杂缠绕筒.水压试验结果表明,纯玻纤筒的爆破强度低于后者,且破坏模式差异较大.碳纤维层的加入虽然降低了缠绕筒的抗冲击性能,但却提高了缠绕筒的抗压能力.在实际工程应用中,要根据不同的使用要求,选择合适的纤维材料.

关键词: 内衬 , 纤维缠绕筒 , 抗冲击性能 , 爆破压强 , 破坏模式

含内衬纤维缠绕筒强度分析及水压实验

徐光磊 , 阮文俊 , 王浩 , 杨庆平

功能材料

给出了含内衬纤维缠绕筒承受内压时的强度分析模型，假设内衬为理想弹塑性材料，将模型分为弹性和塑性两个阶段，分别得到了缠绕筒的工作压强与爆破压强。应用该模型计算了含钢内衬纯碳纤维缠绕筒和含钢内衬纯玻璃纤维缠绕筒的工作压强和爆破压强，并预测了缠绕筒的破坏模式。水压实验结果表明，该强度分析模型与实验结果吻合较好。

关键词: 内衬 , 纤维缠绕筒 , 水压实验 , 工作压强 , 爆破压强 , 破坏模式

模压工艺作为一种非热压罐成型工艺,具有设备能耗低、加工周期短、工艺窗口易控制、产品尺寸精度高等优点,是高性能热塑性复合材料低成本成型工艺未来的发展方向.根据模压工艺的基本流程,从模具设计、预浸料铺放和工艺窗口优化等方面研究了热塑性平板厚度的控制方法.考虑上述几方面因素,制造了CF/PPS平板,并利用测量工具对热塑性平板的厚度均匀性进行了检测.结果表明,制造的CF/PPS平板厚度均匀性控制在±5.7％以内,尺寸精度较高.研究成果将为热塑性平板的设计与制造提供技术支撑,也为模压工艺在高性能热塑性复合材料上的应用奠定基础.

关键词: 热塑性平板 , 模压工艺 , 厚度 , 尺寸精度

含钢内衬增强纤维缠绕筒横向抗冲击性能研究

徐光磊 , 阮文俊 , 王浩 , 杨庆平 , 陈涛 , 石杏喜

兵器材料科学与工程 doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2010.05.007

以两种φ120 mm含钢内衬增强纤维缠绕筒为研究对象(一种为纯玻璃纤维缠绕筒,另一种为玻、碳纤维混合缠绕筒),进行落锤冲击试验、三点弯曲试验和悬臂弯曲试验,研究这两种含钢内衬的不同纤维缠绕筒在横向低速冲击下的抗冲击性能.对比试验表明,玻、碳混合缠绕筒的整体刚度比纯玻璃纤维缠绕筒高.悬臂弯曲试验中纯玻璃纤维缠绕筒和玻、碳混合缠绕简的钢内衬主应力随载荷的变化率分别为64.39 MPa/kN和79.77 MPa/kN,表明玻、碳混合缠绕筒的钢内衬对外载荷更为敏感,钢内衬的抗冲击能力下降.

关键词: 钢内衬 , 增强纤维缠绕 , 横向低速冲击 , 抗冲击性能

考虑混杂效应时纤维混杂缠绕筒三维等效弹性模量的理论估算和试验研究

徐光磊 , 杨庆平 , 阮文俊 , 王浩

复合材料学报

给出了多种纤维混杂多向缠绕筒三维等效弹性模量的理论估算方法,应用该方法计算了玻璃-碳纤维混杂缠绕筒的三维等效弹性模量。计及混杂效应的影响,考虑了碳纤维体积分数、铺层方式、纤维分散度等因素,对玻璃-碳纤维混杂缠绕结构,引入混杂效应系数对该方法进行修正。试验结果表明,该方法预测的三维等效弹性模量的精度较高。采用该方法可将复杂的纤维混杂缠绕结构等效为具有各向异性性质的均质单一材料,极大降低了应力分析的工作量。

关键词: 玻璃-碳混杂纤维 , 多向纤维缠绕筒 , 混杂效应 , 等效弹性模量 , 理论估算方法

不同应力状态下混凝土空间徐变的统一表达式

黄胜前 , 杨永清 , 李晓斌 , 陈志伟

材料导报

单轴、双轴和三轴徐变试验结果表明,混凝土的徐变与弹性变形一样具有空间特性,但根据单轴徐变试验得到的徐变系数、徐变泊松比以及采用叠加原理计算的双轴、三轴应力状态下的空间徐变与实际情况存在较大偏差.为了准确计算不同应力状态下混凝土的空间徐变,介绍了应力组合对有效徐变泊松比的影响和基于有效徐变泊松比的空间徐变计算方法.另外,根据应力张量的弹性力学意义,引入了球应力徐变系数(ψ)m和偏应力徐变系数(ψ) d,提出了基于这两个徐变系数的空间徐变计算统一表达式,可计算混凝土在单轴、双轴和三轴等不同应力状态下的空间徐变.

关键词: 混凝土 , 单轴 , 双轴 , 三轴 , 应力状态 , 空间徐变

再生粗骨料混凝土收缩徐变性能试验

霍俊芳 , 李晨霞 , 侯永利 , 吕笑岩

硅酸盐通报

为了研究不同配合比设计方法对再生混凝土长期徐变性能的影响,分别采用等体积砂浆法(EMV法)与传统替代法配制再生混凝土,测试各组再生混凝土试件28 d龄期后自然条件下持荷的变形值和相同试验条件下试件的收缩值,并计算各组试件的徐变度.研究结果表明:两种方法配制的再生混凝土的收缩徐变变化规律与对比普通混凝土相似.EMV法可有效改善再生混凝土的徐变性能,具有较低的徐变度.

关键词: 再生混凝土 , 配合比 , 徐变