曹利
,
蒋持平
,
姚忠凯
,
雷廷权
金属学报
在备有拉伸台的扫描电子显微镜上原位观察了V_f为22％的碳化硅晶须增强铝(SiC_W/Al)复合材料压铸态试样和T_6态试样的动态拉伸过程。结果发现外加应力达到180-190MPa时复合材料内部就已形成许多微裂纹,裂纹一般在晶须端部形成,其扩展亦有一定的规律。经过对复合材料简化模型的复变函数分析和计算,求出了晶须周围应力场,进一步通过塑性力学的分析,从理论上解释了本文所观察到的实验现象。
关键词:
复合材料
,
fracture
,
stress distribution
,
SiC whiskers
,
aluminum
严鹏
,
蒋持平
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.04.031
利用两点间应变Green函数张量概念所建立的应变场积分方程,推导了两相复合材料中夹杂的应变集中张量.该张量较之传统Mori-Tanaka(MT)法采用的由稀疏法导出的应变集中张量,增加了一个与夹杂体积分数和分布相关的项,并由此发展了考虑周期微结构分布特征的MT法.传统的MT法虽然能很好地预测正六角形分布圆截面纤维增强复合材料等的有效模量,但不能反映正方形分布时的四方对称性特征,本文作者所发展的方法弥补了这方面的不足,并且所预报的有效刚度和柔度仍然保持了原MT方法所具有的自洽特性.最后通过与双周期有限元计算结果的对照验证了本文方法的精度.
关键词:
双周期
,
Mori-Tanaka方法
,
有效模量
,
细观力学
,
复合材料
肖俊华
,
谢新亮
,
徐耀玲
,
蒋持平
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.03.029
研究了双周期含涂层纤维增强复合材料在远场反平面载荷作用时的问题,利用Eshelby等效夹杂方法和Laurent级数展开技术,并结合双准周期Riemann边值问题理论,获得了其全场解析解,得到了应力场和有效模量表达式.与有限元结果的对照显示出本方法的效率和精度.考察了涂层参数对复合材料细观应力场和宏观有效性能的影响.当涂层刚度较大时,涂层内存在高的应力集中,且涂层刚度越大、涂层相对厚度越小,应力集中系数越大.纤维刚度对复合材料有效模量的影响也取决于涂层性能,非常软或非常硬的涂层都大大限制了纤维刚度对复合材料有效模量的贡献.
关键词:
双周期涂层纤维
,
反平面剪切
,
Riemann边值问题
,
应力集中
,
有效模量
陈富利
,
蒋持平
复合材料学报
研究了含非均匀界面相纤维增强复合材料的宏观等效传热性能.将热导率沿径向连续变化的界面相离散为多个热导率均匀的同心圆柱层,采用广义自洽法和复变函数理论,推导了复合材料宏观等效热导率的解析递推公式,并由递推公式给出了均匀界面相和理想零厚度界面的封闭公式.理想零厚度界面复合材料的热导率与已有理论结果一致.理想零厚度界面和非均匀界面相模型的计算结果与实验数据比较表明,当纤维体积分数较小时,2种模型的预测结果与实验数据吻合均较好,当体积分数较大时,与实验数据相比,非均匀界面相模型的精度大大高于理想零厚度界面模型的精度.本文中给出的递推公式亦可用于计算多涂层纤维增强复合材料的热导率.
关键词:
复合材料
,
非均匀界面相
,
广义自洽法
,
复变函数
,
热导率
康博奇
,
严鹏
,
蒋持平
复合材料学报
发展了能预报复合材料有效性质的随机微结构胞元模型以预测单向纤维增强复合材料横向热导率。研究了能反映宏观有效性质的模型最小化问题, 探讨了微结构影响宏观有效热传导性能的机制。结果表明： 通过对模型指定周期边界条件并且以多个合适的小规模模型计算的平均值取代大模型计算, 可大大改进收敛性并提高计算效率, 从10×10个到30×30个子胞的模型, 所得有效热导率计算结果的最大相对变化量仅为0.6%。不同纤维排列引起热流穿过热阻大的基体的路径长度改变, 造成有效热导率不同; 纤维热导率远大于基体热导率时, 纤维随机分布造成纤维偏聚, 部分纤维接触形成＂热流通道＂, 使得有效热导率增大, 揭示了某一体积分数下有效热导率急剧增加是由＂热流通道＂贯通引起。与实验结果的比较说明了微结构随机性研究的必要性和本文工作的实用价值。
关键词:
纤维增强复合材料
,
有效热导率
,
随机微结构胞元模型
,
热流通道
