沈珉
,
孙晓翔
,
刘洋
材料研究学报
doi:10.11901/1005.3093.2015.625
研究了界面性能对随机短云杉纤维增强聚丙烯(PP)复合材料宏观拉伸性能的影响.采用双线性内聚力模型(CZM)描述随机短云杉纤维和PP基体间非理想界面的力学行为,建立了含非理想界面的随机短纤维增强复合材料代表性单元(RVE)的二维有限元模型,考虑了纤维含量、长细比、随机分布和随机各向异性弹性以及PP基体弹塑性的影响;模拟了不同纤维含量复合材料的实验拉伸应力应变曲线.结果表明,短云杉纤维/PP基体间非理想界面刚度与复合材料有效弹性模量之间有单调递增的曲线关系,即E-K曲线;同一复合材料不同纤维含量的E-K曲线簇有一个临界交点.在交点右侧强界面刚度区复合材料有效模量随着纤维含量的增加而提高,在交点左侧弱界面刚度区有效模量随着纤维含量的增加而减少.三种不同体积含量10％、20％和49％的云杉/PP复合材料的非理想界面刚度可用E-K曲线和实验测得的宏观有效弹性模量确定,云杉/PP界面初始破坏位移和界面完全破坏位移也可根据模拟拉伸应力应变曲线确定.数值分析结果能用非理想界面刚度来解释和理解随机短植物纤维体积含量对复合材料宏观有效模量的影响.
关键词:
短植物纤维
,
拉伸性能
,
有限元
,
纤维/基体界面
,
有效弹性模量
,
内聚力模型
苏继龙
,
庄哲峰
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.05.024
基于微极理论细观力学方法,详细分析了近片层γ-TiAl基合金材料有效弹性性能的微结构尺度效应.采用空间角度平均方法处理近片层γ-TiAl基合金中横观各向同性PST(Polysynthetically twinned crystal)颗粒夹杂的空间任意取向分布,并将Mori-Tanaka法推广到微极介质,建立了近片层γ-TiAl基合金材料的有效弹性模量及其尺度效应的分析模型.结果表明:当PST夹杂颗粒直径尺度a与微极基体材料(等轴γ颗粒)的特征长度lm相当时,合金材料的有效弹性模量的大小将受到夹杂PST颗粒大小的影响,夹杂颗粒尺度减小,有效弹性模量增大;而当PST夹杂颗粒直径a与微极基体材料的特征长度lm相比很大时,微极理论对有效弹性模量预测的结果将趋近于采用传统Cauchy介质理论预测的结果.
关键词:
γ-TiAl基合金
,
有效弹性模量
,
尺度效应
,
微极理论
,
细观力学
林枫
,
MEYER Christian
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.02.030
应用复合材料力学理论和有孔介质力学(Poromechanies)理论建立了一个描述硬化硅酸盐水泥浆体弹性模量的细观力学模型,将硬化水泥浆体从不同尺度上划分为4个层次,即C-S-H凝胶、水泥水化产物、水泥浆体骨架和水泥浆体,分别应用不同的细观力学模型予以描述:将C-S-H视为饱和的有孔介质;应用Mori-Tanaka模型描述水泥水化产物的弹性性质;应用三相模型(Three-phase model)模拟水泥浆体骨架的有效弹性模量;最后,再次应用Mori-Tanaka模型和有孔介质理论,计算水泥浆体的排水和不排水弹性模量(Drained and undrained elastic moduli).该模型所需要的参数为水泥浆体各个组成部分的自身弹性性质,使用方便.通过预测文献中的实测结果,证明了该模型的有效性.
关键词:
硅酸盐水泥浆体
,
有效弹性模量
,
复合材料力学
,
有孔介质力学
,
细观力学模型
梁军
,
卢琦
,
阚晋
,
陈海龙
复合材料学报
针对酚醛先驱体C/C复合材料液相浸渍制备工艺各组分相的化学转化特性,基于Arrhenius方程建立了C/C复合材料液相浸渍制备工艺力学模型,详细分析了固化-炭化和石墨化两个重要的工艺阶段各组分相的体积变化规律,得到的气孔体积分数与Micro-CT系统扫描处理的细编穿刺C/C复合材料微结构图像中气孔体积分数相吻合,并结合均匀化方法对制备过程材料基体有效弹性模量进行了预测.结果表明:材料基体的有效弹性模量随着致密化次数的增加而增大,在每一次致密化过程中材料基体的有效弹性模量先增大后减小,石墨化工艺过程中材料基体的有效弹性模量达到某一值后保持平稳.
关键词:
C/C复合材料
,
液相制备工艺
,
均匀化方法
,
有效弹性模量
,
Micro-CT
