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
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
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
