陶鑫
,
谢子令
,
郝圣旺
,
周华飞
复合材料学报
为探索纤维增强地质聚合物宏观力学行为与细观损伤演化特征之间的关联,对不同纤维体积掺量(纤维与拌合物的体积比)的钢纤维增强粉煤灰地质聚合物复合材料进行了单轴压缩试验.基于声发射技术,对试样压缩过程的声发射行为进行监测,研究了纤维体积掺量对地质聚合物单轴受压破坏行为及声发射特性的影响.结果表明:地质聚合物的强度、延性、声发射波形的上升斜率及平均频率均随纤维掺量的提高而增大,试件破坏形态由脆性灾变逐渐向延性破坏转变;在破坏前期,纤维体积掺量为0及0.5％的试件的声发射撞击率及能量释放率(简称能量率)都保持在较高水平,最终导致试件出现灾变破坏;而2.0％的纤维体积掺量使得声发射撞击率及能量率在应力-时间曲线的拐点处达到峰值,随后缓慢下降,最终导致试件呈现延性破坏;因此,仅依据声发射撞击率及能量率的快速上升来预测灾变破坏的发生,有时可能会出现谎报的情况.
关键词:
纤维增强地质聚合物
,
单轴受压
,
声发射
,
能量释放率
,
强度
,
延性
,
破坏形态
伍黎明
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何宇廷
,
张海威
,
张腾
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2013.6.013
基于材料裂纹扩展阻力曲线(R曲线)及裂纹扩展能量释放率理论,定义疲劳载荷下的有效能量释放率(Geff)为疲劳裂纹完全张开后用于裂纹扩展的能量,与同一载荷循环中由裂纹扩展阻力曲线表征的消耗能相等,提出了一种能够反映裂纹扩展物理本质的疲劳裂纹扩展寿命预测模型.该模型可以计算每一载荷循环中的裂纹扩展量,进而预测疲劳裂纹扩展寿命.通过试验测定了7050-T7451铝合金板材的R曲线,采用最小二乘法拟合获得到了R曲线表达式.运用本模型对同种材料耳片结构的裂纹扩展寿命进行了预测,与试验结果吻合较好,优于传统Paris模型的预测结果.
关键词:
疲劳裂纹扩展
,
R曲线
,
能量释放率
,
耳片结构
,
损伤容限
高相胜
,
张以都
,
黎定仕
材料科学与工艺
运用大型有限元软件ANSYS,基于复合材料层合板损伤理论,建立了含面内损伤和埋藏分层的复合材料层板三维有限元模型.分析了面内损伤对复合材料层板分层的影响.采用三维Hashin准则预测复合材料损伤,分层区损伤采用多种损伤模型,损伤发生后,认为材料仍连续,并修改损伤单元对应的材料参数.通过虚拟裂纹闭合技术（VCCT）计算分层尖端能量释放率,采用GAP元处理分层区的接触非线性问题.分析了单向轴压作用下分层区面内损伤的形式和演化过程,以及面内损伤对层间应力场、位移场以及分层能量释放率的影响.数值计算结果表明：面内损伤在降低分层区应力峰值的同时也使层间应力得到了均化,对分层扩展有屏蔽作用.
关键词:
复合材料层合板
,
分层
,
面内损伤
,
能量释放率
,
应力均化
高相胜
,
张凤鹏
复合材料学报
层间短纤维强韧化是复合材料层合板层问增韧的有效途径之一. 采用三维非线性有限元方法分析了层间短纤维强韧化复合材料层合板的分层扩展问题, 探讨其影响因素. 以混合模式下通用裂纹扩展的能量准则作为分层扩展判据, 通过虚拟裂纹闭合技术计算分层尖端能量释放率. 用节点双编号和单元生死技术模拟分层扩展. 采用弹簧单元模拟层间短纤维作用, 通过改变弹簧刚度修正短纤维桥联力. 采用GAP元处理分层区的接触非线性问题. 分析了分层区桥联力对层间应力场、位移场以及分层扩展的影响. 研究结果表明, 层间短纤维有效延缓了分层扩展, 增韧效果明显.
关键词:
复合材料
,
层合板
,
层间短纤维
,
增韧
,
能量释放率
,
分层扩展
徐浩
,
陈浩然
,
任明法
复合材料学报
为了解决含有橡胶材料的界面断裂问题,提出了一种改进的虚裂纹闭合技术,该技术采用逐步线性化的方法,同时考虑了材料非线性与几何非线性的影响.首先,计算了双裂纹橡胶试件裂纹尖端的能量释放率,通过与已有文献的比较,可知所提出的改进的虚裂纹闭合技术是可靠、有效的.其次,对含有橡胶夹层的SLB模型进行了研究,通过计算分层前缘能量释放率Ⅰ型、Ⅱ型分量,和其与总能量释放率的比值,可知橡胶材料的引入使结构的能晕释放率总量增大,Ⅱ型分量的比例明显增大.在多材料体系连接结构的断裂分析中,计算了不同分层位置下裂纹的能量释放率,并考虑了外层纤维缠绕层尺寸变化对能量释放率的影响.最后,提出了相应的多材料体系构件的断裂准则.
关键词:
改进的虚裂纹闭合技术
,
多相材料连结构件
,
界面断裂
,
能量释放率
,
有限元
关志东
,
刘德博
,
李星
,
黎增山
复合材料学报
为了研究复合材料层间损伤,建立了一种新型零厚度界面单元模型,可以准确地预测复合材料Ⅰ型层间裂纹扩展。模型包括本构关系建立、损伤准则和损伤演化引入,并在大型商用有限元软件ABAQUS用户单元子程序VUEL中实现,采用显示积分方法求解,不存在收敛性问题,同时允许使用较粗的有限元网格。最后将该模型应用于国产碳纤维增强树脂基复合材料（CCF300/5428）双悬臂梁试验（DCB）模拟分析中,结果表明,此界面单元模型能够准确模拟复合材料层板Ⅰ型裂纹扩展,为复合材料层间损伤分析提供了一种有效的方法。
关键词:
国产复合材料
,
界面单元
,
双悬臂梁试验
,
能量释放率
,
有限元分析
刘德博
,
关志东
,
李星
,
何为
复合材料学报
为了研究复合材料层间损伤, 建立了一种新型零厚度界面单元模型, 可以准确地预测复合材料Ⅱ型层间分层扩展。模型包括本构关系建立、损伤准则和损伤演化引入, 并在大型商用有限元软件ABAQUS用户单元子程序（VUEL）中实现, 采用显示积分方法求解, 不存在收敛性问题。将该模型应用于国产碳纤维增强树脂基复合材料CCF300/5428端部缺口弯曲试验（ENF）模拟分析中, 结果表明, 此界面单元模型能够准确模拟复合材料层板Ⅱ型裂纹扩展, 为复合材料层间损伤分析提供了一种有效的方法。
关键词:
国产复合材料
,
界面单元
,
端部缺口弯曲试验
,
能量释放率
,
有限元分析
郭俊宏
,
卢子兴
,
斯日古楞
复合材料学报
通过引入合适的保角映射,利用复变函数方法研究了裂纹面上受反平面剪应力和面内磁电载荷共同作用下狭长磁电弹性体中半无限裂纹的断裂行为,给出了磁电全非渗透型边界条件下裂纹尖端场强度因子和能量释放率的解析解.当狭长体高度趋于无限大时,可得到无限大磁电弹性体中半无限裂纹的解析解.若不考虑磁场或电场作用,所得解可退化为已知解.通过数值算例,分析了裂纹面上受载长度、狭长体高度以及磁、电和机械载荷对能量释放率的影响.
关键词:
狭长磁电弹性复合材料
,
半无限裂纹
,
复变函数方法
,
场强度因子
,
能量释放率
王舒
,
任明法
,
陈浩然
复合材料学报
应用改进的虚裂纹闭合技术对热、力载荷作用下多材料构件连接区界面进行断裂分析.首先,通过对含橡胶夹层的复合材料层合板单腿弯曲(SLB)试件断裂分析,研究了在不同温度载荷作用下,橡胶夹层对试件能量释放率及其各型分量的影响.其次,对具有热流边界下,典型复合材料-橡胶-金属组成的多材料圆柱壳体连接裙结构进行了热力耦合断裂分析,结果表明裂纹总能量释放率随温度升高而增大.最后,针对该连接裙结构讨论了裂纹位置和橡胶层厚度对裂纹能量释放率的影响,指出适当增加橡胶层厚度可以降低裂纹能量释放率,但橡胶厚层度与界面韧性之间存在尺寸效应.
关键词:
多材料构件连接区
,
界面断裂
,
热力载荷
,
改进的虚裂纹闭合技术
,
能量释放率
