张涛涛
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周洪
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史文华
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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
刘建华
,
文陈
,
于美
,
赵阔
,
陈亚争
,
许广兴
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.05.001
超高强合金因其优越的力学性能广泛应用于承力构件如起落架等,40CrNi2Si2 MoVA超高强度合金是继30CrMnSiNi2A之后研究出的新超高强度合金,其强度高于30CrMnSiNi2A,但是其在实际服役环境中的服役性能特别是应力腐蚀性能是否优于30CrMnSiNi2A,是决定其成功取代30CrMnSiNi2A应用的关键.采用双悬臂应力腐蚀实验研究了30CrMnSiNi2A及40CrNi2Si2MoVA两种超高强度合金在质量分数为3.5％的NaCl溶液中的应力腐蚀开裂行为(scc).通过光学显微镜和扫描电镜(SEM)对两种超高强度合金的形貌以及断口显微组织进行了分析.实验结果表明,30CrMnSiNi2A比40CrNi2Si2MoVA更早失效,其耐应力腐蚀性能较差.两种材料在NaCl溶液中容易出现裂纹并迅速扩展,裂纹横向扩展,并出现明显的分叉行为,不同取向试样对材料应力腐蚀开裂行为的影响较小.断口分析结果表明两种超高强度合金在应力和腐蚀介质的共同作用下发生失效,裂纹扩展前期主要为解理穿晶断口,裂纹扩展中后期为沿晶形貌.
关键词:
超高强度合金
,
应力腐蚀开裂
,
双悬臂
,
分叉
张晨浩
,
王璐
,
陈浩
玻璃钢/复合材料
复合材料夹层结构因其比强度高、比刚度高、耐腐蚀等优异性能,被广泛应用于多个领域.但现役条件下,复合材料夹层结构也面临着各种损伤.在现有应用中,温度、荷载共同作用下的面层与芯材的张开型剥离(Ⅰ型断裂)是常见的失效模式.基于能量守恒的观点,应用弹性地基梁理论,推导开裂时面层与芯材之间裂纹扩展的应变能释放率表达式,并用该理论值与双悬臂梁试验得到的试验值作对比,验证温度-荷载耦合作用下裂纹扩展应变能释放率表达式的正确性.
关键词:
夹层结构
,
双悬臂梁
,
应变能释放率
,
弹性地基梁模型
