杜龙
,
矫桂琼
,
黄涛
,
李朝光
材料科学与工艺
通过试验研究了Z-pin增强泡沫夹层结构的弯曲性能,与未增强材料进行比较.提出采用树脂Z-pin对泡沫夹层结构进行横向增强,比较了碳pin和树脂pin的不同增强效果.结果表明,横向增强能够极大地改善泡沫夹层结构的弯曲性能,树脂pin的增强作用虽然弱于碳pin,但同样具有明显的增强效果.在此基础上,基于Z-pin增强泡沫夹芯的力学性能,对夹层结构的弯曲刚度和弯曲最大破坏载荷进行预测.最后考察了增强Z-pin各参数对泡沫夹层结构自振频率的影响,为其在航空航天等振动结构中通过合理的阻尼设计达到调频的目的打下基础.
关键词:
夹层复合材料
,
Z-pin增强
,
力学性能
杜龙
,
矫桂琼
,
贾普荣
,
王文贵
,
戴棣
材料科学与工程学报
二维编织布在铺设形状复杂的复合材料结构时,如果边缘受到拉剪,经纬纱之间的夹角会发生变化;在固化过程中,原本正交的经纬纱走向也可能发生偏转.经纬纱之间夹角的变化会增加材料的各向异性,进而影响结构的力学性能.本文通过试验研究了纤维束偏转对二维编织复合材料弹性性能的影响,分别进行了三种典型试验件面内拉伸弹性模量的测试.基于刚度体平均方法,提出了一种非正交二维编织树脂基复合材料的刚度预测模型,并在此基础上分析了纤维束偏转对材料有效性能的影响规律.计算结果与试验数据符合良好.
关键词:
复合材料
,
二维编织
,
非正交单胞模型
,
弹性性能
陶永强
,
矫桂琼
,
王波
,
常岩军
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2008.06.020
对Z-pins增强2-D编织陶瓷基复合材料搭接接头在单向载荷作用下的连接性能进行了试验研究.试验结果表明Z-pins的加入能够改善2-D编织陶瓷基复合材料搭接接头的连接件能,反映在载荷-位移曲线的后半段,载荷变化出现了波动不大的起伏区域.产生此区域的原因为Z-pins从搭接接头拔出的过程中,与复合材料形成桥联,消耗了部分本该作用在开裂尖端的能量.利用有限元的方法模拟了有、无Z-pins,Z-pins在不同直径和间距下搭接接头的失效过程,并与试验结果相比较,吻合较好.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
搭接接头
,
Z-pins
,
直径
,
间距
王波
,
矫桂琼
,
常岩军
,
潘文革
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2006.06.014
对三维编织C/SiC复合材料进行剪切试验和压缩试验,得到两组试验的载荷位移曲线以及剪切强度和压缩强度.实验发现,相同宽度的剪切试件,剪切厚度小的试件剪切强度比剪切厚度大的试件高;相同剪切截面的剪切试件,XY剪切强度高于YX剪切强度;横截面积相同,高度不同的压缩试件在X方向的压缩强度相差不大.对三维编织C/SiC复合材料热端构件进行分析,结果表明,构件的压缩强度和剪切强度都能满足强度要求.
关键词:
C/SiC
,
剪切
,
压缩
,
试验研究
常岩军
,
矫桂琼
,
陶永强
,
王波
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00509
通过2.5D-C/SiC陶瓷基复合材料的面内拉伸试验, 研究了材料在拉伸载荷作用下的力学性能和损伤演化过程, 建立了2.5D-C/SiC复合材料的应力型和应变型拉伸损伤演化模型. 结果表明, 材料沿纵向和横向的拉伸应力－应变曲线相似, 损伤过程基本相同. 对应于拉伸应力应变曲线的三个特征切线模量, 面内拉伸的损伤演化过程可以分为三个阶段: 初始损伤阶段、损伤加速阶段和损伤减缓阶段. 由应力型损伤演化模型可以推导出三个损伤阶段的两个特征应力, 其中第一特征应力可以作为工程比例极限的参考值.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
2.5D-C/SiC
,
damage evolution model
,
tensile property
王玲
,
贾普荣
,
王文贵
,
戴棣
,
矫桂琼
材料科学与工程学报
针对复合材料结构设计中遇到含铺层拼接的层合板强度预测问题,本文设计了含铺层交错拼接区的碳/双马复合材料层合板试件,采用拉伸试验方法测定了该材料的力学性能,得到了不同拼接长度层合板的抗拉强度.试验结果表明,铺层拼接状态差异对复合材料层合板的承载能力有显著影响,文中根据试验结果建立了抗拉强度随拼接长度变化的经验公式,为复合材料层合板结构的铺层设计和强度分析提供了理论依据.
关键词:
复合材料层合板
,
铺层拼接
,
抗拉强度
潘文革
,
矫桂琼
,
熊伟
,
管欣
,
杨杰
,
赵谋周
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2005.04.009
实验研究了二维编织环氧树脂基玻璃纤维复合材料层压板在室温和湿热条件下的冲击后压缩性能.结果表明,该体系复合材料平衡吸湿量平均达到2.2%.吸湿过程中材料性能发生退化,退化程度与试件厚度有关.材料达到平衡吸湿后,室温环境下的冲击能量平均下降19.2%.摄氏70℃,相对湿度85%环境下,冲击后压缩破坏应力平均下降54.3%.
关键词:
复合材料
,
二维编织
,
湿热
,
冲击后压缩
陶永强
,
矫桂琼
,
王波
,
常岩军
材料科学与工程学报
本文对搭接长度分别为15mm,20mm,23mm,37ram,60mm的Z-pins增强陶瓷基复合材料接头在单向载荷作用下的连接性能进行了试验研究和数值模拟.试验结果表明接头的最终失效形式有两种:(1)搭接长度大于、等于20mm的接头由搭接板断裂而失效;(2)搭接长度等于15mm的接头由搭接面的脱胶而失效.在搭接长度为20mm～60mm之间,接头的最大破坏载荷与搭接长度之间呈线性关系变化.采用有限元的方法对搭接接头的破坏过程进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,进而得到了介于上述两种破坏模式之间的搭接接头的搭接长度.
关键词:
陶瓷基复合材料(CMC)
,
接头
,
Z-pins
,
搭接长度
,
连接性能
郭洪宝
,
王波
,
矫桂琼
,
刘永胜
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.05.017
通过对V型、半圆型和细线型双边缺口2D-Cf/SiC复合材料试件进行拉伸实验,研究了不同形状缺口对试件拉伸力学行为的影响.通过引伸计获得了拉伸过程中缺口段材料整体拉伸变形与净截面应力之间的对应关系；通过应变片获得了缺口附近局部材料的应变数值,直观体现了缺口周围的应变集中现象；依据应变变化规律,分析了双边缺口试件的损伤失效进程.通过对比标准拉伸试件,全面分析了2D-Cf/SiC复合材料双边缺口试件拉伸净强度的主要影响因素和破坏机理；最后通过有限元模拟,得到了三种缺口试件缺口段材料的应变分布情况.结果表明:拉伸过程中缺口试件缺口段材料损伤失效进程具有明显的非同步性,净拉伸强度随缺口形状不同出现不同程度下降；有限元模拟结果与实验结果吻合较好.
关键词:
2D-Cf/SiC复合材料
,
缺口试件
,
拉伸
,
力学行为
陶永强
,
矫桂琼
,
王波
,
常岩军
材料科学与工程学报
对A、B、C三种工艺制备的2D和2.5D编织陶瓷基复合材料进行了准静态拉伸试验,试验采用的加载速率分别为0.02mm/min、0.2mm/min、1mm/min、5mm/min、25mm/min、125mm/min.获得了不同加载速率下,2D和2.5D编织陶瓷基复合材料的应力-应变曲线.基于所获得试验结果,讨论了加载速率对2D和2.5D编织陶瓷基复合材料力学性能产生影响的原因.试验结果表明:A、B工艺的2.5D编织陶瓷基复合材料对加载速率的变化不敏感;C工艺的2D编织陶瓷基复合材料对加载速率变化不敏感,而A工艺的2D编织陶瓷基复合材料对加载速率变化较为敏感,随着加载速率的增加,材料的初始弹性模量有较大程度的增大,破坏应变有所减小.基于基体强度分布理论,模拟了对加载速率不敏感的2D编织陶瓷基复合材料在拉伸载荷下的应力一应变行为.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
加载速率
,
2D
,
2.5D
,
应力-应变行为
