郝文峰
,
陈新文
,
邓立伟
,
王翔
,
姚学锋
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.012
将数字图像相关方法用于芳纶纤维复合材料单边裂纹在拉伸载荷作用下的断裂问题研究.介绍数字图像相关方法的基本原理,建立数字图像相关方法中位移场与裂纹尖端应力强度因子之间的关系.通过搭建数字图像相关方法光学非接触测量系统,试验表征含单边裂纹芳纶纤维复合材料试验件在拉伸载荷作用下的全场位移.由数字图像相关方法所得位移场提取不同载荷作用下裂纹尖端应力强度因子,并分析最小二乘拟合项数、数字图像相关计算子区域和步长大小对计算结果的影响.结果表明,增加最小二乘拟合项次和合理选择数字图像相关计算子区域和步长大小可以提高应力强度因子计算精度.
关键词:
芳纶纤维复合材料
,
数字图像相关
,
应力强度因子
,
裂纹
郝文峰
,
原亚南
,
姚学锋
,
马寅佶
玻璃钢/复合材料
将数字图像相关方法用于测量含Ⅰ型双边裂纹复合材料薄板应力强度因子.首先,介绍了数字图像相关方法基本原理,通过最小二乘拟合法建立了裂纹尖端位移场与裂尖应力强度因子的关系.其次,搭建了数字图像相关方法非接触光学测试平台,通过对含Ⅰ型双边裂纹复合材料薄板进行拉伸试验,得到了复合材料薄板双边裂纹尖端全场位移.最后,通过数字图像相关方法计算所得全场位移,提取了裂纹尖端应力强度因子,分析了最小二乘拟合项数、数字图像相关计算中子区域和步长大小的选择对裂纹尖端应力强度因子计算的影响.
关键词:
复合材料薄板
,
数字图像相关
,
最小二乘拟合
,
应力强度因子
,
裂纹
沈珉
,
张晓旭
,
孙晓翔
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20140609.002
提出了一种改进的实验与数值混合法.该方法采用随机短纤维增强复合材料的紧凑拉伸实验,首先得到材料的宏观内聚力模型,进而确定该材料纤维基体界面微观内聚力模型参数.通过有限元法和基于场投影的反解法得到了宏观内聚力模型结果,对比分析这两个方法的结果,得出该反解法对误差的容忍度较低.随后采用改进的反解法,用数字图像相关法(DIC)直接获取宏观内聚力模型分离量,减少了该反解法未知数的数量,提高了容错率.再将DIC和改进的反解法结合,对该材料裂纹尖端宏观内聚力区的牵引力进行了反解.采用双线性内聚力模型,根据Mori-Tanaka方法,将求得的宏观内聚力定律与纤维基体界面微观内聚力定律关联起来,从而求得了纤维基体界面微观内聚力模型参数.该方法和结果可为短纤维增强复合材料纤维基体界面的微观力学分析提供实验基础.
关键词:
植物短纤维复合材料
,
内聚力模型
,
基于场投影的反解法
,
数字图像相关法
,
Mori-Tanaka方法
,
纤维基体界面
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
郭玉超
,
马寅魏
,
石多奇
,
杨晓光
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160602.001
为了探究莫来石纤维增强 SiO2气凝胶复合材料的拉伸和层间剪切性能,开展了相关试验。首先,进行了复合材料在室温下的面内拉伸试验,获得了复合材料的室温面内拉伸模量；然后,采用引伸计方法和数字图像相关法分别对拉伸变形进行测量,并对2种方法进行了对比分析；最后,开展了不同温度下的层间剪切试验,研究了复合材料在不同温度下的层间剪切性能,并对其微观结构进行了分析。结果表明：复合材料的拉伸模量约为285.17 MPa；由引伸计方法测得的拉伸变形计算出的拉伸模量比数字图像相关法获得的拉伸模量高2.4%；在室温和高温下,试样呈现明显的层间剪切破坏；对复合材料的微观分析发现,SiO2气凝胶基体主要分布在层间区域,增强纤维主要分布在铺层内。所得结论表明莫来石纤维增强 SiO2气凝胶复合材料拉伸和层间性能较差,当承受层间载荷时,SiO2气凝胶基体起主要作用,且温度对复合材料的性能影响较大。
关键词:
纤维增强SiO2气凝胶复合材料
,
数字图像相关法
,
拉伸性能
,
层间剪切性能
,
变形机制
