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通过对两组具有不同铺层次序的玻璃纤维-铝合金正交层板进行拉伸实验,对比研究了铺层次序对材料拉伸力学行为的影响.载荷跌落前两组试件的拉伸力学性能和应力-应变曲线基本一致,说明玻璃纤维-铝合金正交层板的拉伸力学性能与纤维的铺层次序无关.提出了修正后的金属体积分数理论,准确预测了材料的弹性模量、屈服应力及拉伸强度.依据声发射数据和试件损伤失效形貌照片,分析了两组试件的拉伸损伤失效进程.结果表明,铺层次序的不同使得两组材料的损伤进程和破坏模式具有很大差异.最后,利用有限元方法对试件的拉伸力学行为进行了模拟分析,模拟结果与实验值吻合较好.

关键词: 玻璃纤维-铝合金正交层板 , 拉伸实验 , 损伤演化 , 失效机理 , 有限元模拟

蜂窝芯体材料面外等效弹性模量预测与分析

赵剑 , 谢宗蕻 , 安学峰 , 张明 , 刘刚 , 马宏毅

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2008.04.019

基于最小势能原理和最小余能原理,选择比Kelsey模型所用表征单元更简化的单元为研究对象,推导出与之完全相同的蜂窝芯体面外等效弹性模量的解析表达式.采用有限元法预测一组典型商用正六边形蜂窝芯体的面外等效弹性模量,并将解析解模型预测值、有限元模型预测值与厂家公布的材料试验数据进行对比.提出一组基于解析解模型的修正公式用于预测与分析典型正六边形蜂窝芯体的面外等效弹性模量.

关键词: 蜂窝 , 面外等效模量 , 有限元 , 修正公式

离位增韧复合材料层合板准静态压入实验研究

谢宗蕻 , 张磊 , 苏霓 , 马宏毅 , 闫丽 , 崔海涛

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.01.010

采用准静态压入(Quasi-Static Indentation, QSI)实验方法对"离位"增韧复合材料层合板和未增韧层合板进行了实验研究.分析了QSI实验中层合板的损伤破坏过程,并对两类层合板的实验结果进行了对比分析.结果表明:"离位"增韧技术能够有效提升复合材料层合板的低速冲击损伤阻抗性能;准静态压入实验中,接触力-压头位移曲线上第1个接触力突降点并不对应于分层损伤的起始点;"离位"增韧层合板的增韧层能够有效延缓层间分层的出现及扩展,但当载荷接近最大接触力时,"离位"增韧层合板内部的分层损伤面积会比未增韧层合板分层损伤面积更大;当层合板发生穿透破坏时,"离位"增韧层合板试件的背部穿透损伤区域较集中,而未增韧层合板背面出现了狭长的纤维劈裂区.

关键词: 离位增韧 , 层合板 , 损伤阻抗 , 准静态压入实验

低速冲击下层间增韧复合材料层压板损伤行为研究

马宏毅 , 安学锋 , 张代军 , 益小苏

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.z1.030

为考察“离位”技术对双马来酰亚胺复合材料层压板层间增韧效果,对增韧程未增韧的两种双马复合材料层压板进行低速冲击性及冲击后压缩剩余强度实验研究.结果表明:经过“离位”增韧的双马复合材料层压板层间形成了热塑性树脂/热固性树脂双连续的结构,该结构不仅改善了材料的损伤阻抗,使其表面凹坑深度更明显,而且还大大提高了材料的损伤容限.

关键词: 复合材料层压板 , 层间增韧 , 低速冲击 , 损伤阻抗 , 损伤容限

KH550修饰碳纳米管增韧环氧树脂的研究

熊磊 , 马宏毅 , 王汝敏 , 梁红波 , 管静

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2009.04.013

利用偶联剂KH550对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行化学修饰,并制备了MWCNTs/环氧树脂纳米复合材料.研究了不同含量的MWCNTs对纳米复合材料力学性能的影响.研究结果表明,MWCNTs表面成功接枝上了一定量的KH550,将其加入环氧树脂基体可大幅提高复合材料的力学性能.当添加量达到0.5%时,复合材料的力学性能最好,冲击韧度和弯曲强度较纯环氧树脂分别提高了85.3%和21.6%.扫描电镜结果显示,复合材料由脆性断裂转变为韧性断裂.

关键词: 碳纳米管 , KH550 , 环氧树脂 , 复合材料 , 力学性能

玻璃纤维-铝合金层板的拉伸和疲劳性能研究

马宏毅 , 李小刚 , 李宏运

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2006.07.015

对单向和正交玻璃纤维-铝合金层板的拉伸和疲劳性能进行实验和分析,利用和修正了金属体积分数理论,对两种层板的拉伸性能进行验证.通过对两种层板裂纹扩展速率及裂纹扩展形貌的研究,得到两种层板的裂纹扩展速率方程, 并对玻璃纤维-铝合金层板的裂纹扩展机理进行分析.

关键词: 玻璃纤维-铝合金层板 , 拉伸性能 , 疲劳性能

“离位”增韧复合材料准静态压入损伤特性研究

马宏毅 , 安学锋 , 益小苏

材料工程

采用“离位”增韧技术对双马来酰亚胺复合材料层压板进行了层间增韧,然后对增韧和未增韧的两种双马复合材料层压板进行准静态压入及冲击后压缩剩余强度试验研究,并用超声C扫描和热揭层对层压板的损伤进行测量.结果表明:经过“离位”增韧的双马复合材料层压板层间形成了热塑性树脂/热固性树脂双连续的结构,该结构不仅能抑制增韧层压板的内部损伤面积,改善损伤阻抗,使其表面凹坑深度更明显,而且还大幅提高了其损伤容限.

关键词: 复合材料层压板 , 层间增韧 , 准静态压入 , 损伤阻抗 , 损伤容限

刚性三维晶须层间改性玻璃纤维复合材料研究

刘刚 , 马宏毅 , 张代军

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2010.02.008

本文采用四针状氧化锌晶须对RTM(树脂传递模塑)成型的玻璃纤维复合材料进行层间改性,从"离位"改性思想出发,将晶须直接引入到复合材料相对薄弱的层间部分,氧化锌晶须特殊的几何形状在层间部位形成刚性的机械"锚接"结构,这种物理而非化学的方式,能有效抑制复合材料的层间开裂及层间微裂纹的扩展,提高复合材料的层间剪切性能.研究结果表明,针对所选用的典型的航空用环氧树脂体系,氧化锌晶须的引入使复合材料的层间性能明显改善.

关键词: 离位 , 氧化锌晶须 , 复合材料