李海斌
,
阳建红
,
石增强
,
钟建强
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2010.01.005
基于数字图像技术,获得非均匀复合材料的真实截面图像,以移动窗口方法依次选取截面中局部区域作为细观力学计算的单个胞元,结合改进的FVDAM方法获得复合材料的局部性能场,最后将得到的材料性能场输入有限元分析模型,求得复合材料在宏观载荷作用下的局部响应,为分析复合材料结构由于局部行为导致的失效提供了新的思路.
关键词:
移动窗口
,
复合材料
,
局部应力
李海斌
,
阳建红
,
石增强
,
郭明映
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2009.04.004
为了描述纤维强度与长度的关系,采用改进的Weibull统计方法对不同长度纤维的强度数据进行了处理.该方法有效地利用实验数据,将不同标距下的实验结果统一处理,并采用迭代步骤求取Weibull参数.由于将长度和拉应力作为统计参数,得到的纤维断裂失效函数综合反映了纤维长度和拉伸应力对失效概率的影响,更好地描述了强度与长度的分散关系.通过对芳纶APMOC和PBO的单丝拉伸实验验证了改进统计方法的优越性.
关键词:
Weibull分布
,
强度
,
长度
,
迭代
,
形状参数
李海斌
,
阳建红
,
董进辉
,
郭明映
高分子材料科学与工程
采用高温干燥箱在100℃、120℃、150℃条件下研究了热老化对阿莫斯(APMOC)结构与性能的影响,并对老化试样进行了单丝拉伸测试及相应的结构分析.实验表明,在实验温度范围内,APMOC不存在明显分子结构的变化;在100℃,120℃处理条件下,由于结晶度的增加,纤维性能有轻微上升,而150℃处理使力学性能下降,且强度变化比模量变化明显;热老化对纤维性能影响的总体趋势是使其脆化,伸长率下降,通过老化前后拉伸断口的扫描电镜(SEM)观察结合纤维自身皮芯结构的特点,解释了老化前后纤维失效形式从原纤劈裂到脆性断裂的微观机理.
关键词:
阿莫斯
,
热老化
,
伸长率
,
原纤化
,
脆化
石增强
,
阳建红
,
郭明映
,
李海斌
材料科学与工程学报
通过湿热老化试验,研究了APMOC纤维吸湿性能、拉伸强度、断裂延长率以及弹性模量随老化时间的变化.结果表明:经湿热老化后,APMOC纤维的吸湿特性符合Fick第二定律,拉伸强度、断裂延伸率呈明显下降趋势.利用扫描电镜(SEM)对拉伸断口进行了分析,发现湿热老化前期,湿热对APMOC纤维主要是增塑作用,后期主要是脆化作用.对不同湿热条件进行比较,80℃、相对湿度85%时,APMOC纤维性能变化更为显著.
关键词:
APMOC纤维
,
湿热老化
,
拉伸性能
,
SEM
李海斌
,
阳建红
,
张晓军
,
张晖
,
李明
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2009.06.021
考虑纤维强度的分散性.采用渐进失效方法.结合有限元及等参化有限体积细观力学实现了复合材料宏细观结合的随机渐进失效分析.用该方法对两类单向增强芳纶复合材料拉伸试件拉伸过程进行数值模拟,结果表明,当考虑纤维强度的分散性时,复合材料失效具有很大的随机性:复合材料强度受纤维强度分散性的影响,当纤维平均强度减小或纤维强度分散性增大时,复合材料强度减小.模拟得到的应力-应变曲线与实验具有很好的一致性.
关键词:
宏细观
,
渐进失效
,
随机
,
复合材料
阳建红
,
董进辉
,
李海斌
,
石强
,
郭明映
复合材料学报
在60℃、80℃相对湿度90%环境条件下对F-12纤维进行了湿热老化实验,研究了长时间老化时纤维吸湿规律.通过ATR-FTIR光谱分析了湿热老化后水对F-12纤维化学结构的影响以及水在纤维中可能存在的方式,探讨了吸湿机制,实验研究了纤维单丝拉伸强度的变化,并采用SEM观察了纤维表面及拉伸断口形貌.结果表明:F-12纤维长时间的吸湿属于2阶段吸湿,吸湿初期符合Fick第二定律,后期偏离,吸湿2500 h后仍没达到平衡;水分子对F-12纤维的化学结构没有造成明显的破坏,老化2500 h后F-12纤维表面变得粗糙,出现了一些沟槽,老化后期断口呈现出脆性与原纤化复合的特征;拉伸断裂强度并非持续减小,而是在起伏波动中减小.
关键词:
F-12纤维
,
吸湿规律
,
ATR-FTIR
,
SEM
,
吸湿机制
,
拉伸强度
李海斌
,
阳建红
,
刘承武
,
张晖
,
邓凯
复合材料学报
结合随机渐进失效分析方法和声发射监测对复合材料单向拉伸试件进行损伤分析.结果表明:随机渐进失效方法能很好地反映复合材料失效的随机性和渐进性特征.受载初期,复合材料失效的随机性特征明显,在整个试件内均有失效产生.随着载荷的增加,损伤不断累积,"随机临界核"形成,复合材料很快失效,且一旦有失效产生,纤维断裂数的增加与声发射事件数的累积具有很好的一致性.比较基体开裂和界面脱粘对复合材料拉伸性能的影响:界面脱粘比基体开裂更容易导致复合材料拉伸性能的下降,当不存在基体开裂和界面脱粘时,纤维断裂呈现"集簇"特征,复合材料断裂的脆性特征较为明显.
关键词:
随机渐进失效
,
声发射
,
复合材料
,
纤维断裂
,
基体开裂
,
脱粘
王彦君
,
阳建红
,
张晖
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2010.06.010
利用Ansys有限元软件,采用纤维随机分布模型,对在环境温度t=80℃、相对湿度RH=90%条件下的芳纶纤维/环氧树脂复合材料吸湿后的水分分布进行了模拟计算,计算结果与从材料吸湿实验中所得到的结果基本一致.根据模拟计算得到的水分浓度场对复合材料内部的吸湿应力进行了研究.结果表明:有限元方法可以比较准确地模拟复合材料在湿热环境下的水分吸收过程;复合材料内的水分浓度随老化时间延长而增大,吸湿应力也随之升高,在纤维和基体界面处的应力最大,可达50 MPa以上.
关键词:
芳纶纤维增强环氧树脂复合材料
,
吸湿应力
,
有限元计算
石增强
,
潘亮
,
阳建红
复合材料学报
通过氙灯辐照试验对ARMOS纤维进行了紫外老化试验,采用单丝拉伸、FTIR、SEM和XRD研究了紫外光辐照对ARMOS纤维的影响.结果表明,短时间的紫外光辐照引起ARMOS纤维的拉伸强度在辐照6 h后上升了13.7%,36 h后又下降了2.1%.利用FTIR、SEM和XRD发现,经过紫外光辐照后,ARMOS纤维中酰胺基团的C-N键发生了断裂,同时氢键缔合能力增强,纤维结晶度增加,从而导致纤维表面出现沟槽,断口方式由微纤劈裂转向脆性断裂,说明短时间的紫外辐照对ARMOS纤维有削弱和强化2种相互矛盾的影响作用.
关键词:
ARMOS纤维
,
紫外老化
,
拉伸性能
,
FTIR
,
SEM
,
XRD
