张涛涛
,
周洪
,
史文华
,
燕瑛
复合材料学报
针对植入Z-pin后的碳纤维增强平纹机织复合材料的微观结构,建立了含Z-pin机织复合材料单层板和层合板的单胞模型.预测了Z-pin直径、分布间隔对单层板的面内纵向拉伸力学性能的影响,发现含有Z-pin的机织复合材料单胞在受面内拉伸时,会在Z-pin附近出现应力集中,单胞首先会在应力集中区域发生失效而导致强度降低.通过三维单胞模型模拟了Z-pin在层合板中拉出脱离的过程,得出了不同Z-pin直径、不同分离层厚度下的拉拔力-位移曲线.建立了用非线性弹簧模拟Z-pin的双悬臂梁(DCB)模型,结合虚拟裂纹闭合技术(VCCT),模拟了含有Z-pin复合材料层合板的Ⅰ型裂纹扩展,结果表明:Z-pin直径越大,分布越密,层合板的等效Ⅰ型应变能释放率GⅠC越大,且直径越大,GⅠC随裂纹扩展的波动幅度越大,分布越密,GⅠC波动的波长越小.
关键词:
Z-pins
,
机织复合材料
,
单胞模型
,
面内力学性能
,
非线性弹簧元
,
双悬臂梁
,
Ⅰ型层间韧性
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
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
孙先念
,
刘书田
复合材料学报
假设纤维Z-pins的桥联力与嵌入厚度成正比,建立适于非对称分层(分层位于层合板厚度方向上的任意位置)的Z-pin细观力学模型并构造相应的Z-pin单元,结合考虑一阶剪切变形的梁单元,建立了用于分析含浅部分层采用Z-pins增韧的双悬臂梁(Double cantilever beam,DCB)有限元模型,并在分层裂纹面上引入接触单元以防止分析过程中2个分层子梁在分层前缘处的相互嵌入.通过数值算例分析了Z-pins对含非对称分层的DCB试件Ⅰ型层间韧性的增强作用.参数分析表明,当分层位置靠近层合板的表面时,Z-pins的增韧作用明显下降,其较薄分层子层的厚度是决定Z-pins对Ⅰ型层间韧性增强效果的关键参数.
关键词:
Z-pins
,
双悬臂梁
,
Ⅰ型层间韧性
,
复合材料
