教学课程资源库 更多>>

关键词： 三维五向编织复合材料   三胞模型   有限元分析   力学性能  

摘要： 三维五向编织复合材料空间拓扑结构复杂,为了对其刚度性能进行准确预测.本文首先研究三维编织工艺中纱线的运动规律,根据空间纱线轨迹在角部、表面和内部的分布情况确定角胞、面胞和内胞组成的三胞实体模型。然后对三胞模型划分对称网格并施加合理的周期性边界条件,通过有限元分析分别计算单胞的刚度性能后,采用体积平均法获得宏观材料的整体刚度,并与试验结果进行比对。研究结果表明,本文构建的三胞结构模型可以准确反映三维五向编织复合材料的细观结构,刚度性能预测结果较好,为组分材料的选择及编织工艺的改进提供理论依据。

关键词： 超高韧性纤维水泥基复合材料   PVA纤维   力学性能  

摘要： 超高韧性纤维水泥基复合材料通过加入PVA纤维增强性能,通过实验方法,具体分析PVA纤维对超高韧性纤维水泥基复合材料力学性能的影响。主要分析PVA纤维类型和掺量对水泥基复合材料拉伸强度、抗压强度和弯曲强度的影响。结果表明,添加相对较多的PVA纤维时能够增强材料的阻裂增韧效果,进口的PVA纤维具有更高的拉伸强度;相比于抗拉强度,PVA纤维的类型和添加量对超高韧性纤维水泥基复合材料的抗压强度影响比较小;PVA纤维的弹性模量越大时,加入PVA纤维之后的复合材料具有更强的抗弯能力,另外PVA纤维掺量并不是越多,材料的抗弯性能越好。

关键词： 芳纶   UHMWPE   纬平针织物   复合材料   力学性能  

摘要： 为探究不同混杂结构的芳纶-UHMWPE纬平针织混杂复合材料的力学性能,根据混杂比设计10种不同混杂结构的芳纶-UHMWPE纬平针织复合材料。采用电子式万能试验机、落锤法对其进行拉伸、冲击等测试,研究不同混杂结构拉伸性能和抗冲击性能的差异性。结果表明:层间结构的拉伸强度随UHMWPE织物层数增加而增大,在相同混杂比的情况下,UHMWPE(U)层夹芯芳纶(K)层时复合材料的拉伸性能较好;当K∶U=1∶3时,以芳纶织物为冲击面,混杂复合材料的抗冲击性能最佳;当K∶U=3∶1时,以UHMWPE织物为冲击面时,混杂复合材料的抗冲击性能最佳;所有混杂方式表现为正的混杂效应。

关键词： Hf/THV   准静态压缩   分离式霍普金森压杆   力学性能   点火反应特性  

摘要： 为研究铪/四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(Hf/THV)活性材料的力学性能与点火反应特性,采用溶剂蒸发-热压烧结法制备不同配比的Hf/THV试件,并开展准静态压缩试验与基于分离式霍普金森压杆的动态加载试验。研究结果表明:Hf/THV在动态加载下发生瞬间断裂,导致断裂处温度急剧升高形成热点、引发点火反应;THV的应变软化影响Hf/THV的力学性能和失效模式,进而影响材料的点火反应;质量含量62%Hf的Hf/THV试件由于明显的应变软化而表现出较强的塑性变形能力,动态加载持续较长时间后才有极少部分发生断裂,导致反应延迟时间较长且非常微弱;质量含量88%Hf的Hf/THV试件强度较高且脆性较强,动态加载持续较短时间内便能发生大范围断裂,导致反应延迟时间短且比较剧烈,但氧化剂THV的减少导致反应不充分。

关键词： 碳纤维增强环氧树脂   贮存时间   预固化度   力学性能   孔隙  

摘要： 以碳纤维增强环氧树脂热熔预浸料MT700/603为研究对象,开展室温贮存时间与预固化度的关联性分析,研究预浸料预固化度对复合材料成型质量和关键力学性能的影响机制,建立预浸料贮存时间-预固化度-制品性能三者之间的内在联系。结果表明:随着室温贮存时间的延长,60 d后603环氧树脂的最低黏度增加了4.6倍,玻璃化转变温度增加了17.9℃,预固化度为11.2%;MT700/603预浸料贮存时间小于30 d时,制备的复合材料内部质量良好,纤维分布较为均匀,孔隙率较低,树脂的预固化度在5.3%以内,孔隙率低于0.03%;复合材料更倾向依赖于树脂基体破坏的纵向压缩强度和压缩模量对孔隙率的敏感度,要高于倾向依赖于纤维增强体破坏的纵向拉伸强度和拉伸模量;预浸料在室温贮存时树脂预固化度增加,黏度增大,加压时机与树脂黏度变化不匹配是导致复合材料构件关键力学性能下降的根本原因;根据产品的力学性能指标要求,结合不同贮存时间的关键力学性能数据,可反推出预浸料的最长室温贮存时间,实现了预浸料可用性的定量化评估。

关键词： 弹性模量   杨氏模量   切变模量   体积模量   材料力学  

摘要： 对标准GB 3102.3—93中关于弹性模量、杨氏模量、切变模量和体积模量的定义进行了解读,详细阐述了这四个力学术语的含义及关系:弹性模量是弹性体受到的应力与相应应变的比值,根据形变类型不同,分为杨氏模量、切变模量和体积模量,杨氏模量不等于弹性模量,它只是最常见的一种弹性模量。

关键词： 汉麻纤维   纺织结构   准单向复合材料   力学性能   正交实验设计  

摘要： 为了探究不同纺织结构的汉麻纤维增强体对复合材料性能的影响,以汉麻粗纱为主要增强体制备了准单向汉麻纤维织物增强不饱和聚酯树脂复合材料(QUHFC),并与以汉麻粗纱毡增强复合材料(HRFC)和平纹汉麻粗纱织物增强复合材料(PHFC)进行了对比分析,探究了其力学性能差异及产生差异和失效的机理。结果表明,QUHFC的力学性能最优,其中拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度、弯曲弹性模量分别为180.06 MPa,11.48 GPa,229.48 MPa和24.07 GPa。进一步以织物组织、粗纱捻度、经纱密度为影响因素,采用正交实验设计对准单向汉麻织物增强复合材料预制件的力学性能进行分析,得知在采用以细度为(1100±34.1)tex的粗纱为纬纱,以细度为50.5 tex的细纱为经纱制备的准单向预制件为增强体时,织物组织的变化(平纹、斜纹、方平)对复合材料拉伸和弯曲性能产生的影响最大。当织物组织为方平组织、经纱密度为60根/10 cm、纬纱捻度为4捻/10 cm时,拉伸强度最大。当织物组织为斜纹组织、经纱密度为40根/10 cm、纬纱捻度为0捻/10 cm(即无捻纱)时,弯曲强度最大。

关键词： 泡沫半水磷石膏   无水硫酸钙晶须   胶凝材料   导热系数   力学性能  

摘要： 将磷石膏应用于建筑行业是解决磷石膏堆积问题、提高磷石膏综合利用率的主要途径之一。以磷石膏制备的半水磷石膏作为基材,可制备导热系数低、抗压强度高的轻质复合保温建筑材料。本试验采用物理发泡的方式,通过单因素试验研究泡沫掺量、无水硫酸钙晶须(ACSW)掺量和水料比对泡沫磷石膏基复合保温材料的导热系数和力学性能的影响,以确定最佳制备工艺。结果表明,随着泡沫掺量的增加,材料的力学强度持续降低,导热系数先降低后增加再降低;随ACSW掺量的增加,材料的力学强度先增加后减小,导热系数无明显变化;水料比增加,材料的力学强度持续降低,导热系数先减小后增加。当泡沫掺入量为8%,ACSW掺入量为3.5%,水料比为0.3时,制得的泡沫半水磷石膏复合保温材料性能最佳,其28 d抗折强度为0.65 MPa,28 d抗压强度为2.44 MPa,导热系数为0.1440 W/(m·K)。

关键词： Cu/WC_(P)功能梯度材料   梯度界面   数字图像相关方法   力学行为  

摘要： 为了研究梯度界面或层状梯度对Cu/WC_(P)功能梯度材料力学性能的影响,采用粉末冶金法制备了WC体积含量分别为3%、6%、9%、12%、15%的Cu/WC_(P)复合材料,利用数字图像相关方法结合拉伸实验研究了WC体积含量对Cu/WC_(P)复合材料拉伸性能的影响,并通过有限元方法模拟了5层Cu/WC_(P)功能梯度材料在沿层向方向拉伸作用下的变形特性及力学行为。拉伸实验结果表明:WC颗粒的掺入明显提高了Cu/WC_(P)复合材料的刚度和强度,但随WC颗粒含量的增加,Cu/WC_(P)复合材料的塑性变形能力明显下降,当应力为214 MPa时,3%WC体积分数Cu/WC_(P)复合材料的应变是15%体积分数Cu/WC_(P)复合材料的25.45倍。有限元分析结果表明:沿层向方向拉伸作用下,5层Cu/WC_(P)功能梯度材料各层内的塑性变形及应变率均呈现出非均匀性,塑性变形及应变率均沿WC含量递减的方向逐渐增大。另外,在梯度界面附近沿WC含量递减方向,梯度界面的存在对塑性应变率的增加有明显的抑制作用。

关键词： ECC   PVA纤维   混杂纤维   抗火能力  

摘要： 纤维增强水泥基材料(ECC)是一种具有超高韧性和良好裂纹控制能力的水泥基复合材料,其抗火性能是如今的重要研究方向之一。文章围绕ECC高温后力学性能研究进行了综述,总结了PVA纤维增强水泥基材料(PVA-ECC)和混杂纤维水泥基复合材料(HyFRCC)的特性,并讨论了现有研究中存在的问题。