王振清
,
雷红帅
,
周博
,
付际
,
王晓强
复合材料学报
通过单纤维拔出实验和单轴拉伸实验, 测定了形状记忆合金（SMA）增强树脂基复合材料的界面脱粘剪切强度和单向随机分布SMA短纤维增强复合材料的拉伸强度。根据蒙特卡罗法和边界条件控制方程, 编写了适于软件调用的单向随机分布短纤维增强复合材料的APDL语言生成程序, 建立数值模拟模型。基于指数型内聚力模型, 对SMA纤维与环氧树脂基体界面分离（即界面脱粘）过程进行了有限元模拟。结果表明： 相同纤维体积分数下, 随着纤维长细比的减小, 复合材料整体弹性模量逐渐降低; 温度驱使SMA纤维弹性模量发生变化, 可以有效提高复合材料整体弹性模量。
关键词:
SMA复合材料
,
界面
,
内聚力模型
,
界面脱粘
,
数值模拟
王振清
,
雷红帅
,
王晓强
,
周博
复合材料学报
基于蒙特卡罗法,编写了随机分布颗粒增强复合材料的二维代表体积单元生成程序,建立了纳米颗粒增强树脂基复合材料的有限元模型,其中采用双线性内聚力模型描述复合材料弱界面的应力与位移关系.通过纳米TiO2颗粒增强环氧树脂基复合材料应力应变行为模拟结果与文献结果对比,证明了模型的有效性.讨论了弱界面情况下,TiO2颗粒质量分数与颗粒尺寸对复合材料宏观有效模量的影响,并对复合材料弱界面渐进损伤过程进行了非线性分析.结果表明:随着纳米TiO2颗粒质量分数增加,复合材料杨氏模量和断裂延伸率均有所增强,但材料屈服强度有所降低；相同颗粒质量分数情况下,随着颗粒尺寸的增大,颗粒与基体材料之间界面单元总长度减小,复合材料断裂延伸率有所下降.
关键词:
纳米颗粒
,
弱界面
,
复合材料
,
随机模型
,
有限元分析
杨斌
,
雷红帅
,
王振清
,
章继峰
,
周利民
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhc1xb.20150302.003
为了研究形状记忆合金(SMA)丝增强环氧树脂复合材料的界面粘结行为,首先通过单纤维拔出试验测定了SMA/环氧树脂界面的粘结强度,重点考察了埋入深度对界面极限粘结强度及其拔出行为的影响.然后,结合ABAQUS有限元分析方法,利用基于表面内聚力行为的单元对SMA丝拔出过程中应力分布随拔出时间的变化关系进行了模拟.最后,针对SMA/环氧树脂复合材料界面粘结强度较弱的缺陷,提出了利用纳米SiO2改性SMA丝表面提升材料界面粘结强度的方法,并通过拔出试验进行了验证.结果表明:随着埋入深度从1.0 cm增加到1.5 cm和2.0 cm,最大拔出载荷显著增加,平均界面粘结强度却逐渐下降.当纤维埋入深度为2.0 cm时,在0.300 s时临界脱粘出现.利用在SMA表面涂覆纳米SiO2颗粒的方法可以增加纤维的表面粗糙度,进而有效提高SMA丝增强环氧树脂复合材料的临界拔出强度.研究结论为SMA丝在实际工程领域中的应用提供了理论指导.
关键词:
形状记忆合金丝
,
单纤维拔出试验
,
界面粘结强度
,
表面改性
,
纳米SiO2
