权国政
,
武东森
,
黄小双
,
李贵胜
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.增刊(Ⅱ).036
由拉伸实验获得 E-玻纤增强复合板材的基本力学性能参数，为构建损伤分析模型及冲击有限元模型提供底层数据。通过弹性力学推导材料正交各向异性的本构关系，并对本构关系中的刚度矩阵进行数值解析，得到复合材料弹性本构方程；将结果应用于Hashin强度准则，建立以连续损伤力学为基础的正交各向异性损伤本构模型。将所建立的弹性及损伤本构关系赋予层合板三维模型，通过ABAQUS/Explicit软件模拟弹丸低速冲击GFRP板进行复合材料损伤力学分析，结果表明层合板内部损伤主要是分层和基体开裂，且层间脱层损伤面积远大于层内损伤，而各层内损伤模式中最主要的是基体开裂，其次是纤维断裂，而基体挤压和纤维挤压损伤区域相对较少。当层合板发生冲击变形后，冲击背部承受较大拉应力，微观上的损伤扩展演变到一定程度，基体开裂和纤维断裂会首先产生于GFRP冲击背面，而越靠近上表面损伤程度越小。
关键词:
复合材料层合板
,
拉伸实验
,
数值模拟
,
本构模型
权国政
,
李贵胜
,
王阳
,
周杰
,
李蓬川
材料热处理学报
以变形温度及应变速率对铸态Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金临界损伤因子的影响为研究目标,完成多组该合金试样的热物理模拟压缩实验,利用采集到的真实应力一应变数据作为数值计算的底层材料模型而完成物理实验的仿真再现.发现最大损伤值总是出现在墩粗鼓最外缘部位,并以此部位作为研究区域,获得损伤敏感率在变形初期快速下降至后期逐步趋于0的损伤软化规律,而损伤软化现象对应变速率较为敏感.提出损伤敏感率的概念并完成该指标的计算,通过对损伤敏感率曲线进行分析,从而确定了损伤敏感率为0即裂纹产生的时刻,并将该时刻的最大损伤值作为临界损伤因子.计算出Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金材料在温度1073 ～1323 K、应变速率为0.01 ～ 10 s-1下临界损伤因子分布规律,结果表明其不是一个常数,而是一个在0.229 ～0.572范围内变化的变量,其随工艺条件(温度、应变速率)的改变而改变.
关键词:
热物理模拟
,
临界损伤
,
敏感率
权国政
,
武东森
,
李贵胜
机械工程材料
由拉伸试验获得E玻璃纤维2D编织层铺增强树脂基复合材料的力学性能,通过弹性力学推导出材料正交各向异性的本构关系,并对本构关系中的刚度矩阵进行数值解析,得到复合材料的弹性本构方程;将结果应用于Hashin强度准则,建立了以连续损伤力学为基础的正交各向异性损伤本构模型.将所建立的弹性及损伤本构关系赋予层合板三维模型,通过ABAQUS/Explicit软件模拟弹丸冲击复合材料层合板的过程,并对模拟结果进行分析.结果表明:当冲击载荷达到材料的临界损伤值(732N)时层合板发生破裂,并在24μs达到最大变形量,此时应力重新分配,且复合材料横截面上的应力在中心处从0向外逐渐增大到509.8 MPa;在冲击整个过程中,材料的损伤从中心向四周呈放射状递减.
关键词:
复合材料层合板
,
拉伸试验
,
数值模拟
,
本构模型
权国政
,
武东森
,
李贵胜
材料导报
由面向和侧向冲击试验获得E玻璃纤维环氧树脂基复合材料在5.24 m/s冲击速度下的载荷-时间曲线,通过对面向和侧向抗冲击能力的比较及断口形貌分析,研究其各自的断裂机制.结果表明:侧向冲击试样冲击损伤门槛值P1及峰值P2均明显高于面向冲击试样；冲击试验后面向冲击层合板试样存在明显的裂纹和层间分离,而侧向冲击试样不存在层间分离,其原因是层间本身结合力较小,面向冲击试样层间所受剪应力与板面平行,易发生层间分离,而侧向冲击试样所受剪应力与板面垂直,不易发生层间分离.由于层间分离削弱了材料的比强度和比模量,因此侧向抗冲击性能比面向抗冲击性能好.
关键词:
复合材料层合板
,
冲击
,
分层
,
吸能
