李宁
,
尚伟
,
单杭英
,
程培忠
,
肖军
,
李勇
材料科学与工程学报
本文探索研究了Z-pin的植入对酚醛复合材料层合板层间拉伸性能的影响。通过向酚醛复合材料层合板中植入体积分数为0.78%（植入间距5mm×5mm）的石英/酚醛Z-pin,对其进行层间拉伸性能测试,结果表明,随着Z-pin的植入,层合板的层间拉伸性能显著提高,并伴随破坏模式的变化、材料韧性的增加。最后,根据复合材料力学,建立Z-pin增强层合板的简单力学模型,通过桥率试验与层间拉伸试验,对其进行验证和修正,得出Z-pin植入对层合板的层间性能的影响规律。
关键词:
复合材料
,
Z-pin
,
层间拉伸性能
,
桥率试验
韩立军
,
李铁虎
,
刘建军
,
邱海鹏
,
丁海英
新型炭材料
doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2004.02.004
采用炭纤维平纹织物和精细Z-pin制备了新型3D炭纤维预制件,炭基体采用等温化学气相沉积和高温煤沥青高压浸渍炭化制备.短梁剪切试验和开口拉剪试验用来表征Z-pin增强体对剪切破坏模式的影响.短梁剪切失效模式为假塑性,而拉剪失效模式为非假塑性破坏.分析了产生此现象的机制,短梁剪切假塑性失效由炭/炭复合材料叠层中纤维束内、纤维束间和叠层间微裂纹扩展形成,而产生拉剪失效的单一层间裂纹扩展不引起宏观假塑性现象.采用Z-pin作为提高层间剪切强度的增强体间隔1.5 mm比间隔2.5 mm可提高剪切强度40 %～50 %,该技术将成为3D炭/炭复合材料预制体制备更为先进的技术.
关键词:
层间破坏
,
3D C/C复合材料
,
Z-pin
,
假塑性
李梦佳
,
陈普会
,
孔斌
,
彭涛
,
姚正兰
,
邱学仕
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.201502.002
利用二维平面应变模型对Z-pin增强T型接头试样进行失效分析,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况,通过在分层的上下界面加入非线性弹簧元模拟Z-pin的增强作用,非线性弹簧元的力学性能(桥联律)由细观力学方法获得,数值结果与试验值吻合较好.在已验证有限元方法的基础上,研究了Z-pin直径、密度及植入角度等对T型接头拉脱承载能力的影响.结果表明:Z-pin增强可显著提高T型接头的拉脱承载能力,与未Z-pin增强的T型接头相比,Z-pin增强明显延缓了掉载;T型接头的拉脱承载能力随Z-pin直径和密度的增加而增大,随植入角度的增大而减小;在所研究的角度范围内,当植入角度为60°时,T型接头的拉脱承载能力最好;Z-pin直径和密度对拉脱承载能力的影响远比植入角度的影响显著.
关键词:
复合材料
,
T型接头
,
Z-pin
,
非线性弹簧
,
桥联律
李梦佳
,
陈普会
,
孔斌
,
彭涛
,
姚正兰
,
邱学仕
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150930.002
在关于拉脱载荷下Z-pin增强T型接头的有限元模拟方法基础上,通过对2组蒙皮厚度分别为7.2 mm和4.0 mm的试验件的试验结果进行分析,研究了T型接头蒙皮厚度对 Z-pin增强效果的影响。结果表明：Z-pin增强效果随着蒙皮厚度的减小而增大。蒙皮厚度大于5 mm,Z-pin不能提高结构的最大承载能力,但可显著提高结构首次掉载后的承载性能,使T型接头在较大的加载位移下仍保持较高的承载能力；无论蒙皮厚薄,结构首次掉载后,各Z-pin增强T型接头可达到的载荷平台是相当的,且该载荷平台随蒙皮的变厚有降低的趋势。
关键词:
复合材料
,
T型接头
,
Z-pin
,
蒙皮厚度
,
有限元模拟
王晓旭
,
陈利
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.11.001
通过单根Z-pin从复合材料层合板中拔出的试验方法,测试了Z-pin的拔出强度,计算了Z-pin的临界埋入深度,并引入抗拉强度利用率概念来表征Z-pin的抗拉强度在拔出过程中的利用程度.结果表明,直径0.50mm和0.28mm的Z-pin临界埋入深度分别约为5.1mm和3.1mm.当Z-pin的埋入深度小于临界埋入深度时,Z-pin从层板中拔出；Z-pin拔出强度与埋入深度成正比,与Z-pin的直径成反比；当Z-pin的埋入深度大于临界埋入深度时,Z-pin发生断裂,Z-pin的抗拉强度利用率达到100％.最后提出了提高抗拉强度利用率的建议.
关键词:
Z-pin
,
拔出强度
,
复合材料
,
拔出试验
,
抗拉强度
王晓旭
,
陈利
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2011.4.017
通过三种复合材料Z-pin的轴向压缩试验,观察了各Z-pin的压缩行为,分析了三种复合材料Z-pin在不同长度时的极限应力及其失效形式.结果表明,直径为0.50mm的碳纤维Z-pin的压缩性能最好,其各长度Z-pin所能承担的极限应力都较大.直径0.28mm的碳纤维Z-pin易发生失稳现象,芳纶纤维Z-pin在压缩力的作用下,接触端容易受到破坏.两种碳纤维Z-pin临界应力的理论值与试验值吻合较好,但芳纶纤维Z-pin的临界应力的试验值比理论值偏低.
关键词:
Z-pin
,
复合材料
,
压缩试验
,
临界应力
党旭丹
,
史少杰
,
肖军
机械工程材料
利用有限元软件分析了X-cor夹层结构的剪切强度及失效机理，提出了失效判据和材料刚度退化规则．明确了X-cor夹层结构的失效过程和模式；根据失效判据，采用有限元模型中发生刚度退化的单元及其分布模拟失效类型及扩展路径，说明了X-cor夹层结构的剪切失效机理。结果表明：在剪切载荷下，树脂区首先失效，然后是Z-pin拔出面板、Z-pin被剪断及Z-pin屈曲多重失效模式并存；有限元分析结果与试验数值吻合较好，说明了失效判据和刚度退化规则选择的有效性。
关键词:
X-cor夹层结构
,
剪切强度
,
Z-pin
,
有限元
,
失效判据
,
退化规则
刘韡
,
矫桂琼
,
张为民
材料科学与工程学报
提出手工预缝纫方法将3K丝束的T300碳纤维引入预成型体,采用CVI工艺在预成型体和缝线处同时渗透SiC基体,制备了Z-pin增强平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料。通过三点弯曲试验测定了Ⅰ＋Ⅱ混合型应变能释放率,分析了材料的裂纹扩展行为和Z-pin增强机理。结果表明：随着裂纹扩展长度的增大,Ⅰ＋Ⅱ型裂纹扩展阻力不断增大,相同裂纹扩展长度,增加Z-pin植入密度可以提高粘结强度,增大止裂作用。Z-pin增强平纹编织C/SiC陶瓷基复合材料裂纹扩展的耗能途径主要是层间界面剥离、Z-pin弹性剪切和拉伸变形。
关键词:
陶瓷基复合材料
,
断裂韧性
,
应变能释放率
,
Z-pin
党旭丹
,
谭永刚
,
肖军
,
李勇
,
原永虎
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.01.012
通过两种有限元模型的对比,提出了符合实际的X-cor夹层结构压缩模量有限元计算模型,利用大型有限元软件ANSYS对其压缩模量进行了数值计算,得到了X-cor夹层结构的应力场和压缩模量.研究了Z-pin半径、密度、植入角度和体积分数的改变对模型压缩模量的影响.结果表明:X-cor夹层结构压缩模量随Z-pin植入角度增加而减小,随Z-pin半径、密度和体积分数增加而增加,且与Z-pin体积分数呈线性关系,改变Z-pin半径与改变Z-pin密度对X-cor夹层结构压缩模量影响是等效的.通过有限元模型的计算,得到了X-cor夹层结构参数对其压缩模量的影响规律,验证了所提有限元模型的合理性.
关键词:
X-cor夹层结构
,
Z-pin
,
压缩模量
,
有限元
刘(韦华)
,
矫桂琼
材料科学与工程学报
碳纤维平纹编织物和碳纤维Z-pin制备的预成型体,通过化学气相渗透(CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料层压板.通过双悬臂梁试验研究Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料层压板的层间Ⅰ型应变能释放率和增强机理.研究Z-pin面积密度对层间Ⅰ型应变能释放率的影响.结果表明:Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料层压板主要增强机理表现为层间裂纹扩展受阻,Z-pin与层压板界面解离,Z-pin桥联裂纹和Z-pin拔出;增大Z-pin面积密度,层间Ⅰ型应变能释放率增大.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
应变能释放率
,
双悬臂梁
,
Z-pin
