王慧
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齐玉军
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刘伟庆
玻璃钢/复合材料
复合材料泡沫夹芯结构易发生芯材剪切破坏,需对泡沫芯材进行增强.本文对比分析了不同增强泡沫夹芯结构的增强原理、芯材对界面性能和抗剪能力的贡献以及各自的局限;采用真空导入工艺制作了横隔板增强泡沫夹芯梁,并对其进行了剪跨比为3的三点弯试验,研究了横隔板及其间距对泡沫夹芯结构抗剪性能的影响.试验结果表明,横隔板的存在能有效提高构件的延性,且横隔板间距越小,延性越好,改善了泡沫夹芯结构脆性破坏的特性;但横隔板增强对夹芯梁强度和刚度的影响不大,该结果与垂直缝纫增强泡沫夹芯结构的试验结果类似.横隔板增强泡沫夹芯结构具有良好的设计性,其制作过程比较简单,可改变横隔板角度或采用双向隔板增强,从而在保持延性的优势下,提高其强度和刚度.
关键词:
复合材料夹芯梁
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剪切性能
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横隔板增强泡沫芯材
,
延性
孙士勇
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王灿
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陈浩然
复合材料学报
对界面含短纤维的复合材料夹芯梁增韧特性进行了实验和数值研究.采用真空辅助树脂注射工艺制成复合材料夹芯梁,并测定了含增强与未增强复合材料夹芯梁的界面断裂韧性.基于单根短纤维在界面裂纹扩展时其剥离和拔出过程产生的能量耗散,建立了相应的细观模型.然后,假设短纤维在界面内随机均匀分布,得到在单位面积下短纤维能量耗散的宏观表达式.在宏观尺度上,建立了用于界面裂纹扩展分析的双悬臂梁有限元模型,通过引入非线性弹簧单元,以反映界面短纤维所产生的桥联特征,并采用虚裂纹闭合技术计算了裂纹尖端的能量释放率.通过典型复合材料夹芯梁断裂分析和参数讨论,证实了本文中提出的随机分布细观模型预测短纤维耗散能量的有效性.实验及数值结果表明,在复合材料夹芯结构界面中引入短纤维将是一种提高其界面断裂韧性的有效措施.
关键词:
复合材料夹芯梁
,
界面增韧
,
短纤维
,
均匀分布
,
虚裂纹闭合技术
王灿
,
陈浩然
复合材料学报
采用双悬臂梁（DCB）试验研究了具有不同密度的PMI泡沫芯体的玻璃纤维增强复合材料夹芯梁界面裂纹曲折破坏路径。基于包含裂纹的物质点算法（MPM），建立了与试验研究相适应的MPM模型，在不同的面板／芯体模量比下计算了界面裂纹裂尖模态比和曲折破坏角，并结合曲折破坏准则模拟了界面裂纹曲折破坏路径。数值模拟结果和试验现象吻合良好，说明了本文中数值分析模型和方法的有效性。研究结果表明，面板材料和芯体材料模量失配越严重，界面裂纹发生曲折破坏时的破坏角越大；裂纹折人芯体后，在I型为主的加载模式的支配下以基本平行于界面的方向扩展。
关键词:
复合材料夹芯梁
,
界面断裂
,
曲折破坏
,
裂纹扩展路径
,
物质点方法
孙直
,
石姗姗
,
孙士勇
,
陈浩然
,
胡晓智
复合材料学报
为研究芳纶短纤维对复合材料夹芯材料/结构的界面及性能的影响,对具有芳纶短纤维增韧界面的碳纤维-泡沫铝夹芯梁进行了试验和细观增韧机制研究.在夹芯梁制备过程中,在碳纤维-泡沫铝界面加入低密度芳纶短纤维薄膜,通过短纤维的桥联作用,提高夹芯梁的界面黏接性能.研究了芳纶纤维增韧对夹芯梁面内压缩性能和破坏模态的影响,采用非对称双悬臂梁(ADCB)试验测量了不同增韧参数条件下,碳纤维表板与泡沫铝芯体之间的临界能量释放率.试验结果显示:在相同增韧参数条件下,Kevlar纤维增韧夹芯梁的面内压缩性能和界面临界能量释放率均较好,而混杂长度Kevlar纤维的界面增韧效果最优.通过对试件断面的SEM观测,分析了芳纶纤维增韧的细观增韧机制.
关键词:
复合材料夹芯梁
,
界面增韧
,
芳纶纤维
,
低密度短纤维薄膜
,
桥联作用
