吕双祺
,
石多奇
,
杨晓光
,
孙燕涛
,
冯坚
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhc1xb.20150105.002
基于V型缺口试样双轨剪切法设计了面内剪切试验方案,开展了莫来石纤维增强气凝胶复合材料的室温面内剪切和弯曲性能试验,采用数字图像相关方法对试样表面的位移场和应变场进行测量,并分析了力学行为和破坏模式.结果表明:设计的试验方案可以在测试区域获得均匀的剪切应变场,适用于莫来石纤维增强气凝胶复合材料的面内剪切性能测试.试验获得的面内剪切模量和强度分别为248MPa和0.95 MPa,弯曲模量和强度分别为294MPa和2.08 MPa.面内剪切载荷下,试样的裂纹萌生于缺口尖端附近,并沿两缺口连线方向扩展.根据弯曲正应变场的分布特点,发现试样中性层与几何对称面不重合,验证了该材料拉压模量不同的性质.采用数字图像相关方法获得的中性层位置和理论计算值比较接近,相对误差在10％左右.
关键词:
气凝胶复合材料
,
面内剪切
,
破坏模式
,
数字图像相关方法
,
中性层
郭玉超
,
马寅魏
,
石多奇
,
杨晓光
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160602.001
为了探究莫来石纤维增强 SiO2气凝胶复合材料的拉伸和层间剪切性能,开展了相关试验。首先,进行了复合材料在室温下的面内拉伸试验,获得了复合材料的室温面内拉伸模量；然后,采用引伸计方法和数字图像相关法分别对拉伸变形进行测量,并对2种方法进行了对比分析；最后,开展了不同温度下的层间剪切试验,研究了复合材料在不同温度下的层间剪切性能,并对其微观结构进行了分析。结果表明：复合材料的拉伸模量约为285.17 MPa；由引伸计方法测得的拉伸变形计算出的拉伸模量比数字图像相关法获得的拉伸模量高2.4%；在室温和高温下,试样呈现明显的层间剪切破坏；对复合材料的微观分析发现,SiO2气凝胶基体主要分布在层间区域,增强纤维主要分布在铺层内。所得结论表明莫来石纤维增强 SiO2气凝胶复合材料拉伸和层间性能较差,当承受层间载荷时,SiO2气凝胶基体起主要作用,且温度对复合材料的性能影响较大。
关键词:
纤维增强SiO2气凝胶复合材料
,
数字图像相关法
,
拉伸性能
,
层间剪切性能
,
变形机制
米春虎
,
姜勇刚
,
石多奇
,
韩世伟
,
孙燕涛
,
杨晓光
,
冯坚
复合材料学报
氧化硅气凝胶具有极低的热导率和密度,可作为很好的隔热材料,而脆弱的力学性能限制了其在隔热领域的应用.在不影响隔热效果的前提下,通过复合陶瓷纤维可增加氧化硅气凝胶的强度及韧性.试验探索了陶瓷纤维增强氧化硅气凝胶在室温下的拉伸、压缩和剪切等基本力学性能,分别研究了300℃、600℃和900℃下复合材料纤维铺层面方向的压缩性能,并采用扫描电子显微镜对高温试样微观结构进行了观察分析.结果表明:陶瓷纤维增强氧化硅气凝胶的性能表现出方向性,弹性模量在铺层面内方向与厚度方向的数值最大相差约28倍,强度极限亦然;在室温条件下,复合材料的拉伸和压缩弹性模量不同,X、Y和Z方向拉伸模量与对应的压缩模量之比分别为1.60、1.83和0.56;高温下复合材料沿厚度方向收缩,收缩量随温度升高而增大,900℃下的最大收缩量可达10.8％;高温下复合材料铺层面内方向压缩性能随温度升高而增强.
关键词:
陶瓷纤维
,
氧化硅气凝胶
,
复合材料
,
力学性能
,
隔热
,
微观结构
张蕾
,
侯金保
,
董成利
,
石多奇
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2011.z1.024
采用自制钎料进行定向凝固镍基高温合金DZ125钎焊及焊后热处理试验,研究焊后热处理对接头持久性能的影响.结果表明:焊后热处理能显著消除焊缝中脆性相,并有利于焊缝成分的均匀化,从而提高接头持久性能.未经焊后热处理的试样,断口解理面较大,以解理特征为主;经热处理的试样,断口解理面相对较小,以韧窝特征为主.
关键词:
定向凝固镍基高温合金DZ125
,
焊后热处理
,
持久性能
,
断口
刘金龙
,
杨晓光
,
石多奇
,
王井科
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2010.5.018
研究了定向凝固合金DZ125 850℃时不同保载时间作用下的低循环疲劳行为.进行了拉伸保载时间分别为1s,60s,120B和240s的试验,并进行了循环应力-应变分析、应变响应分析、疲劳寿命分析以及微观断口分析,结果表明,保载时间对低循环疲劳力学行为有明显影响,随着保载时间的增加疲劳寿命逐渐减小,但保载时间超过一定范围之后疲劳寿命趋于稳定,而且随保载时间的增加蠕变损伤逐渐起主导作用.
关键词:
DZ125
,
保载时间
,
疲劳
,
蠕变
孙燕涛
,
石多奇
,
杨晓光
,
冯坚
,
姜勇刚
复合材料学报
根据热防护系统的特征载荷,研究了气凝胶的室温、高温压缩和压缩蠕变性能.研究表明纤维增强SiO2气凝胶的压缩曲线可划分为三个阶段:线性阶段、屈服阶段和密实化阶段.相比纯气凝胶,该材料具有较高的强度、良好的断裂韧性.该材料存在明显的室温和高温蠕变行为.室温条件下240 h内的蠕变历程可划分为三个阶段,在168 h以后蠕变变形量达到稳定状态,基本不再继续增加.对比试样在试验前、热处理后和蠕变试验后的显微结构发现,气凝胶基体的密实化是加热后试样收缩和影响气凝胶蠕变性能的主要因素.
关键词:
SiO2气凝胶
,
高温压缩
,
蠕变
,
显微结构
,
试样收缩
魏靖
,
石多奇
,
孙燕涛
,
杨晓光
,
曹峰
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.201501.007
为了建立具有不同拉伸和压缩弹性模量的缝合三明治夹芯结构梁的中性层位置和弯曲刚度的理论预测方法,并进行相关试验验证.首先,将缝合三明治夹芯结构梁看成准层状结构,考虑其拉压不同模量及材料上下面板几何尺寸不同的特点,基于修正的Reissner层板理论,建立了弯曲刚度和中性层位置的理论预测方法;其次,开展了缝合三明治夹芯结构梁的三点弯曲试验,并采用数字图像相关(DIC)法测试了中性层位置;最后,对弯曲刚度和中性层位置进行了理论预测.结果表明:理论预测值与试验结果吻合较好,证明了该理论预测方法的有效性.
关键词:
缝合三明治夹芯结构
,
拉压不同模量
,
数字图像相关法
,
弯曲刚度
,
中性层位置
程震
,
石多奇
,
景鑫
,
杨晓光
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160328.009
基于对三维四向编织陶瓷基复合材料 CT 扫描结果的观察和理论分析，参考现有交织模型，建立了改进的胞元三维实体模型，较为真实地反映了材料内部的细观结构。模型内部纤维束横截面沿纤维束轴向不断发生形状和面积的周期性变化，纤维束横截面呈平行四边形、五边形交替变化，不同纤维束轴线间呈交织关系，接近材料内部纤维束间打紧后的挤压变形规律。通过测算平均纱线填充因子并配合有限元法获得了纤维束及材料的弹性性能，与试验结果符合较好。有限元仿真显示在材料单胞内，纤维束承担主要载荷，纤维束与基体的某些交界处往往会出现应力集中现象，可能是发生裂纹扩展及局部破坏的主要区域。该细观应力场的获得也为分析材料破坏机理和强度提供了基础。
关键词:
三维四向
,
陶瓷基复合材料
,
纤维束截面
,
细观模型
,
弹性常数
陈静
,
石多奇
,
郭玉超
,
吕双祺
,
杨晓光
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160711.008
分别开展缝合气凝胶夹芯复合材料在不同温度下的面内压缩试验,研究材料在室温、300℃、600℃和800℃下的面内压缩力学性能,并采用微焦点工业CT扫描的方法对试样内部结构进行分析,结合有限元分析方法,探究其结构破坏机制.结果表明:在面内压缩载荷作用下,材料存在极限载荷,面板的局部屈曲、芯层的剪切破坏以及缝线柱的断裂是材料破坏的主要方式.随着温度的升高,材料的面内压缩模量和极限载荷也逐渐升高,面板破坏处的断口逐渐呈现出类似脆性的断裂.300℃、600℃和800℃下材料的面内压缩模量分别为室温的1.05倍、1.57倍和1.65倍;极限载荷分别为室温的1.14倍、1.46倍和1.67倍.室温下有限元分析结果和试验结果的对比,验证了缝合气凝胶夹芯复合材料面内压缩破坏模式的合理性.
关键词:
热防护系统
,
气凝胶
,
缝合夹芯结构
,
压缩性能
,
破坏机制
