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编织复合材料拉伸力学性能的研究

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.1999.03.024

针对三维四向和五向编织复合材料进行了拉伸实验,从宏观角度研究了它们的力学行为, 获得了这些材料的主要力学性能参数及变形、破坏规律.基于宏观实验, 本文还对拉伸试件断口进行了扫描电镜测试, 从细观角度对编织复合材料的破坏机制作了分析, 得到一些重要结论.这些结果为进一步研究编织复合材料的强度失效问题奠定了实验基础.

关键词: 碳纤维 , 编织结构 , 复合材料 , 拉伸 , 力学性质

2.5 D编织复合材料细观结构及弹性性能

杨振宇 , 俸翔 , 苏洲 , 卢子兴 , 范锦鹏

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2010.02.018

基于对2.5D编织复合材料细观结构的观察,提出了结构上更稳定的三维力学模型,反映了2.5D编织复合材料的结构.针对该模型,推导了纤维体积分数与几何参数之间的关系,并采用刚度平均法和有限元法预测了2.5D编织复合材料的等效力学性能,分析了弹性常数随纤维体积分数以及经密、纬密的变化规律.两种方法的预测结果均表明,倾斜角对弹性性能影响并不显著,但对材料内部的细观应力场有较大影响.理论预测与有限元结果吻合较好,从而验证了模型的有效性.

关键词: 2.5D编织复合材料 , 细观结构 , 刚度平均法 , 有限元法

三维编织复合材料蠕变行为的试验研究

李典森 , 李嘉禄 , 陈利 , 卢子兴

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2006.01.018

对不同编织结构、不同编织角、不同纤维体积含量和不同应力水平下的三维编织复合材料试件进行了蠕变测试实验,研究了三维编织复合材料的蠕变性能.结果表明,三维四向编织复合材料的蠕变性能低于五向编织复合材料;编织角小的材料抗蠕变性能较好;纤维体积含量高的材料抗蠕变性能较好.并且材料所受应力水平越高,蠕变速率越高.此外,还表明幂指函数可以较好地拟合三维编织复合材料的蠕变曲线.

关键词: 三维编织复合材料 , 力学性能 , 蠕变

三维编织T300/环氧复合材料的弯曲性能及破坏机理

李典森 , 卢子兴 , 李嘉禄 , 陈利

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2009.05.016

针对不同编织角、不同纤维体积含量、不同编织结构的三维编织T300/环氧复合材料进行了三点弯曲试验,获得了这些编织复合材料的主要弯曲力学性能,分析了不同编织工艺参数对材料弯曲力学性能的影响.对试件断口进行了宏观及扫描电镜观察,从宏、细观角度研究了材料的变形及其破坏机理.结果表明,三维编织T300/环氧复合材料具有良好的弯曲力学性能,弯曲载荷-挠度曲线呈现明显的线性特征;编织角、纤维体积含量及编织结构对复合材料的弯曲性能有较大影响;三维编织复合材料的弯曲破坏机理与编织工艺参数有关.

关键词: 三维编织 , 复合材料 , 弯曲性能 , 破坏机理

氧化硅气凝胶粉体材料力学性能的多尺度模拟

刘强 , 卢子兴 , 杨振宇 , 胡子君 , 李俊宁

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2014.01.005

基于氧化硅气凝胶粉体材料内部的微结构特征,建立了能反映其特征结构的多尺度力学模型,利用分子动力学方法模拟了氧化硅气凝胶的纳米多孔结构和拉伸性能,进一步利用离散元方法模拟了粉体材料的模压成形和多轴压缩应力-应变曲线.分子动力学模拟表明,气凝胶密度越低,其分形维数越小.此外,离散元模拟表明,氧化硅气凝胶粉体材料的弹性模量比对应的氧化硅气凝胶弹性模量低,压缩强度比对应气凝胶的拉伸强度高;随着围压的增加,氧化硅气凝胶粉体材料的压缩强度增加.

关键词: 氧化硅气凝胶 , 粉体材料 , 多尺度 , 分子动力学 , 离散元

增强聚氨酯泡沫塑料力学行为的研究

卢子兴 , 王建华 , 谢若泽 , 田常津 , 李怀祥

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.1999.02.008

给出两种增强泡沫塑料静、动态压缩实验的一些新结果,研究了它们变形及破坏的规律性.通过对加载后泡沫塑料试件进行的扫描电镜分析得到了这两种增强泡沫塑料变形和失效的机制,并讨论了增强机理.

关键词: 增强泡沫塑料 , 力学性能 , SEM分析

三维四向编织复合材料剪切性能的数值预报

刘振国 , 卢子兴 , 陆萌 , 麦汉超 , 冯志海

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2000.02.015

应用三维四向编织复合材料的参数化建模技术,在"米"字型枝状体胞计算模型基础上,讨论了该材料在剪切变形中体胞的边界条件,较为真实地模拟了该材料的细观结构,进一步对该材料的剪切模量进行了数值预报;最后通过结果的分析,总结了剪切模量随不同编织角及纤维体积含量的变化关系.

关键词: 复合材料 , 三维编织 , 剪切模量 , 数值预报

高应变率加载下复合泡沫塑料的吸能特性及失效机理研究

卢子兴 , 袁应龙

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2002.05.022

通过SHPB冲击实验装置对空心玻璃微球填充聚氨酯复合泡沫塑料进行了动态压缩实验,获得了不同密度复合泡沫塑料在高应变率加载条件下的应力-应变曲线,研究了材料的动态力学性能.基于所获得的应力-应变曲线,进一步分析和讨论了复合泡沫塑料的能量吸收特性,发现材料最佳吸能点的包络线是同一直线.此外,通过动态变形试件的扫描电镜分析,还研究了这类新材料的动态失效问题.

关键词: 复合泡沫塑料 , 力学性能 , 应变率效应 , 吸能特性 , 失效

三维编织复合材料压缩力学性能的实验研究

卢子兴 , 胡奇

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2003.06.014

通过宏观压缩实验,研究了三维四向编织复合材料的抗压力学性能;同时,为了认识其压缩失效机理,对压缩试件的破坏断口进行了扫描电镜分析.实验结果表明:纵向压缩模量比横向压缩模量大得多;影响纵向压缩力学性能的主要参数是材料的编织角,随编织角的变化,复合材料的纵向压缩破坏机理发生了变化,编织角较小时,材料表现为脆性特征;当编织角大于某个角度,材料的应力-应变曲线趋于非线性,延性增加,更多地表现为塑性破坏特征.此外,横向压缩的破坏机理与纵向压缩明显不同.

关键词: 编织复合材料 , 压缩性能 , 失效机制