陶永强
,
矫桂琼
,
王波
,
常岩军
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2008.06.020
对Z-pins增强2-D编织陶瓷基复合材料搭接接头在单向载荷作用下的连接性能进行了试验研究.试验结果表明Z-pins的加入能够改善2-D编织陶瓷基复合材料搭接接头的连接件能,反映在载荷-位移曲线的后半段,载荷变化出现了波动不大的起伏区域.产生此区域的原因为Z-pins从搭接接头拔出的过程中,与复合材料形成桥联,消耗了部分本该作用在开裂尖端的能量.利用有限元的方法模拟了有、无Z-pins,Z-pins在不同直径和间距下搭接接头的失效过程,并与试验结果相比较,吻合较好.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
搭接接头
,
Z-pins
,
直径
,
间距
王波
,
矫桂琼
,
常岩军
,
潘文革
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2006.06.014
对三维编织C/SiC复合材料进行剪切试验和压缩试验,得到两组试验的载荷位移曲线以及剪切强度和压缩强度.实验发现,相同宽度的剪切试件,剪切厚度小的试件剪切强度比剪切厚度大的试件高;相同剪切截面的剪切试件,XY剪切强度高于YX剪切强度;横截面积相同,高度不同的压缩试件在X方向的压缩强度相差不大.对三维编织C/SiC复合材料热端构件进行分析,结果表明,构件的压缩强度和剪切强度都能满足强度要求.
关键词:
C/SiC
,
剪切
,
压缩
,
试验研究
常岩军
,
矫桂琼
,
陶永强
,
王波
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00509
通过2.5D-C/SiC陶瓷基复合材料的面内拉伸试验, 研究了材料在拉伸载荷作用下的力学性能和损伤演化过程, 建立了2.5D-C/SiC复合材料的应力型和应变型拉伸损伤演化模型. 结果表明, 材料沿纵向和横向的拉伸应力－应变曲线相似, 损伤过程基本相同. 对应于拉伸应力应变曲线的三个特征切线模量, 面内拉伸的损伤演化过程可以分为三个阶段: 初始损伤阶段、损伤加速阶段和损伤减缓阶段. 由应力型损伤演化模型可以推导出三个损伤阶段的两个特征应力, 其中第一特征应力可以作为工程比例极限的参考值.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
2.5D-C/SiC
,
damage evolution model
,
tensile property
陶永强
,
矫桂琼
,
王波
,
常岩军
材料科学与工程学报
本文对搭接长度分别为15mm,20mm,23mm,37ram,60mm的Z-pins增强陶瓷基复合材料接头在单向载荷作用下的连接性能进行了试验研究和数值模拟.试验结果表明接头的最终失效形式有两种:(1)搭接长度大于、等于20mm的接头由搭接板断裂而失效;(2)搭接长度等于15mm的接头由搭接面的脱胶而失效.在搭接长度为20mm～60mm之间,接头的最大破坏载荷与搭接长度之间呈线性关系变化.采用有限元的方法对搭接接头的破坏过程进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,进而得到了介于上述两种破坏模式之间的搭接接头的搭接长度.
关键词:
陶瓷基复合材料(CMC)
,
接头
,
Z-pins
,
搭接长度
,
连接性能
陶永强
,
矫桂琼
,
王波
,
常岩军
材料科学与工程学报
对A、B、C三种工艺制备的2D和2.5D编织陶瓷基复合材料进行了准静态拉伸试验,试验采用的加载速率分别为0.02mm/min、0.2mm/min、1mm/min、5mm/min、25mm/min、125mm/min.获得了不同加载速率下,2D和2.5D编织陶瓷基复合材料的应力-应变曲线.基于所获得试验结果,讨论了加载速率对2D和2.5D编织陶瓷基复合材料力学性能产生影响的原因.试验结果表明:A、B工艺的2.5D编织陶瓷基复合材料对加载速率的变化不敏感;C工艺的2D编织陶瓷基复合材料对加载速率变化不敏感,而A工艺的2D编织陶瓷基复合材料对加载速率变化较为敏感,随着加载速率的增加,材料的初始弹性模量有较大程度的增大,破坏应变有所减小.基于基体强度分布理论,模拟了对加载速率不敏感的2D编织陶瓷基复合材料在拉伸载荷下的应力一应变行为.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
加载速率
,
2D
,
2.5D
,
应力-应变行为
常岩军
,
矫桂琼
,
王波
,
管国阳
,
卢智先
无机材料学报
doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00113
采用IOSIPESCU纯剪切试件, 考虑纤维的编织结构和失效机理, 研究了三维机织碳/碳化硅(C/SiC)复合材料在面内剪切载荷作用下的力学性能和损伤过程. 材料具有明显的非线性应力-应变行为和残余变形等特性. 材料主要的损伤机制为基体微裂纹开裂, 界面脱粘和纤维断裂, 其中界面裂纹是材料应力-应变等力学行为的主要影响因素. 基于连续介质损伤力学分析方法, 提出了简单的损伤演化模型并对损伤演化过程进行了描述.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
3D woven
,
damage model
,
critical strain
刘(韦华)
,
矫桂琼
,
管国阳
,
常岩军
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.01.015
研究了Z-pin横向增强平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸和层间剪切性能.炭纤维平纹编织物和炭纤维Z-pin制备的预成型体,通过化学气相渗透(CVI)工艺制成Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料.通过单轴拉伸试验及加-卸载试验研究材料拉伸力学性能参数及破坏规律.采用双切口压缩试验测试材料的层间剪切强度.结果表明,Z-pin增强平纹编织陶瓷基复合材料拉伸应力-应变曲线具有非线性特性;Z-pin嵌入降低了平纹编织陶瓷基复合材料的拉伸强度,显著提高了陶瓷基复合材料层间剪切强度,使原来单纯层间基体与织物表面的脱离转变为Z-pin的剪切破坏和层间基体与织物的脱离双重破坏机理.
关键词:
Z-pin
,
陶瓷基复合材料
,
拉伸试验
,
双切口压缩试验
,
层间剪切强度
常岩军
,
矫桂琼
,
张克实
,
王波
复合材料学报
采用声发射平均频率和相对能量以及幅值识别了3D C/SiC复合材料的拉伸损伤模式,探讨了拉伸加卸载过程中材料的费利西蒂(Felicity)效应.通过分析具有不同拉伸性能试样的损伤过程,研究了不同损伤模式的时间分布特征对材料拉伸性能的影响关系.分析结果表明,3D C/SiC复合材料中基本不存在凯瑟(Kaiser)效应,Felicity比随着应力水平的升高而降低,相对应力水平高于65%时出现突降.3D C/SiC复合材料高性能的决定性因素不是声发射波击总数,而是高幅高能量信号发生的时间和次数.在加载前期(应变
关键词:
C/SiC复合材料
,
损伤演化
,
纤维簇断裂
,
声发射
,
Filicity效应
常岩军
,
矫桂琼
,
王波
,
管国阳
,
卢智先
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2007.01.023
采用IOSIPESCU纯剪切试件,考虑纤维的编织结构和失效机理,研究了三维机织碳/碳化硅(C/SiC)复合材料在面内剪切载荷作用下的力学性能和损伤过程.材料具有明显的非线性应力-应变行为和残余变形等特性.材料主要的损伤机制为基体微裂纹开裂,界面脱粘和纤维断裂,其中界面裂纹是材料应力-应变等力学行为的主要影响因素.基于连续介质损伤力学分析方法,提出了简单的损伤演化模型并对损伤演化过程进行了描述.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
三维机织
,
损伤演化模型
,
临界应变
常岩军
,
矫桂琼
,
陶永强
,
王波
无机材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2008.03.018
通过2.5D-C/SiC陶瓷基复合材料的面内拉伸试验,研究了材料在拉伸载荷作用下的力学性能和损伤演化过程,建立了2.5D-C/SiC复合材料的应力型和应变型拉伸损伤演化模型.结果表明,材料沿纵向和横向的拉伸应力-应变曲线相似,损伤过程基本相同.对应于拉伸应力应变曲线的三个特征切线模量,面内拉伸的损伤演化过程可以分为三个阶段:初始损伤阶段、损伤加速阶段和损伤减缓阶段.由应力型损伤演化模型可以推导出三个损伤阶段的两个特征应力,其中第一特征应力可以作为工程比例极限的参考值.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
2.5D-C/SiC
,
损伤演化模型
,
拉伸性能
