李龙彪
,
宋迎东
,
孙志刚
复合材料学报
采用细观力学方法对正交铺设陶瓷基复合材料单轴拉伸应力-应变行为进行了研究.采用剪滞模型分析了复合材料出现损伤时的细观应力场.采用断裂力学方法、临界基体应变能准则、应变能释放率准则及Curtin统计模型4种单一失效模型确定了90°铺层横向裂纹间距、0°铺层基体裂纹间距、纤维/基体界面脱粘长度和纤维失效体积分数.将剪滞模型与4种单一损伤模型结合,对各损伤阶段应力-应变曲线进行了模拟,建立了复合材料强韧性预测模型.与室温下正交铺设陶瓷基复合材料单轴拉伸应力-应变曲线进行了对比,各个损伤阶段的应力-应变、失效强度及应变与试验数据吻合较好.分析了90°铺层横向断裂能、0°铺层纤维/基体界面剪应力、界面脱粘能、纤维Weibull模最对复合材料损伤及拉伸应力-应变曲线的影响.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
正交铺设
,
横向开裂
,
基体开裂
,
界面脱粘
,
纤维失效
,
应力-应变曲线
李龙彪
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151010.002
纤维增强陶瓷基复合材料(CMCs)在疲劳载荷作用下,纤维相对基体在界面脱粘区往复滑移导致其出现疲劳迟滞现象,迟滞回线包围的面积,即迟滞耗散能,可用于监测纤维增强CMCs疲劳损伤演化过程.提出了一种基于迟滞耗散能的纤维增强CMCs疲劳寿命预测方法及考虑纤维失效的迟滞回线模型,建立了迟滞耗散能、基于迟滞耗散能的损伤参数、应力-应变迟滞回线与疲劳损伤机制(多基体开裂、纤维/基体界面脱粘、界面磨损与纤维失效)之间的关系.分析了疲劳峰值应力、疲劳应力比与纤维体积分数对纤维增强CMCs疲劳寿命S-N曲线、迟滞耗散能和基于迟滞耗散能的损伤参数随循环次数变化的影响.疲劳寿命随疲劳峰值应力增加而减小,随纤维体积含量增加而增加;迟滞耗散能随疲劳峰值应力增加而增加,随应力比和纤维体积分数增加而减小;基于迟滞耗散能的损伤参数随纤维体积分数增加而减小.
关键词:
纤维增强陶瓷基复合材料
,
疲劳
,
寿命预测
,
迟滞回线
,
基体开裂
,
界面脱粘
,
纤维失效
姜芳
,
宁建国
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2006.z1.097
基于Mori-Tanaka理论和Eshelby等效夹杂理论,假定基体和增强相界面结合完好,推导出在力的边界条件下两相复合材料各组成相的应力、应变以及复合材料的体平均应变和应力,并考虑了基体和增强颗粒热膨胀系数引起的热应变以及各相塑性应变的影响.在此基础上,假定基体和复合材料均为各向同性材料,颗粒仅产生弹性变形,基体产生弹塑性变形且满足Mises屈服准则和等向强化准则,由颗粒所受的拉应力控制界面的脱粘,脱粘概率由Weibull分布函数来描述,脱粘后的颗粒等效为孔洞,采用割线模量法讨论了球形颗粒增强金属基复合材料有界面脱粘时的弹塑性性能,理论预测与实验结果吻合较好.
关键词:
颗粒增强
,
金属基复合材料
,
界面脱粘
,
弹塑性性能
张超
,
许希武
,
郭树祥
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2011.6.013
建立了含界面脱粘的三维五向编织复合材料单向拉伸损伤分析有限元模型.将Tsai-Wu强度准则用于纤维束损伤判断并确定材料失效模式,结合Murakami损伤张量表征材料各向异性损伤,根据失效模式进行材料性能退化；界面相和基体分别采用Quads准则和Mises准则作为失效判据,引入刚度折减；建立了五向编织复合材料的损伤预测模型.模拟了典型编织角材料的细观损伤起始、扩展和最终失效过程,分析了材料的细观损伤失效机理,并基于所得应力应变曲线预测了材料的拉伸强度.数值结果与试验结果基本吻合,说明了损伤预测模型的合理有效性.
关键词:
三维五向
,
编织复合材料
,
界面脱粘
,
失效机理
,
强度预测
白瑞祥
,
陈浩然
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2002.02.016
本文作者基于"zig-zag"模型和Mindlin一阶剪切变形板理论,推导了复合材料夹层板屈曲分析的有限元列式,在该列式中考虑了面板的横向剪切变形和芯体的面内刚度对夹层板力学性能的影响.针对具有面板和芯体间界面脱粘和纤维增强树脂基体微裂纹损伤的夹层板损伤特征,分别提出了分层模型和多标量损伤模型,并推导了多标量形式的损伤本构关系.采用修正的 Newton-Raphson迭代格式求解含损复合材料夹层板的非线性稳定性性状.通过算例研究了脱粘面积、基体的损伤演化、表板的铺设方式及载荷形式对复合材料夹层板屈曲性态的影响.本文作者给出的有限元模型和结论,对复合材料夹层板结构设计的损伤容限的制定具有一定的参考价值.
关键词:
复合材料夹层板
,
界面脱粘
,
基体损伤
,
非线性屈曲性态
李龙彪
,
宋迎东
,
孙志刚
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.04.028
采用细观力学方法对单向纤维增强陶瓷基复合材料的单轴拉伸应力-应变行为进行了研究.采用Budiansky-Hutchinson-Evans(BHE)剪滞模型分析了复合材料出现损伤时的细观应力场,结合临界基体应变能准则、应变能释放率准则以及Curtin统计模型三种单一失效模型分别描述陶瓷基复合材料基体开裂、界面脱粘以及纤维失效三种损伤机制,确定了基体裂纹间隔、界面脱粘长度和纤维失效体积分数.将剪滞模型与3种单一失效模型相结合,对各个损伤阶段的应力-应变曲线进行模拟,建立了准确的复合材料强韧性预测模型,并讨论了界面参数和纤维韦布尔模量对复合材料损伤以及应力-应变曲线的影响.与室温下陶瓷基复合材料单轴拉伸试验数据进行了对比,各个损伤阶段的应力-应变、失效强度及应变与试验数据吻合较好.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
剪滞模型
,
基体开裂
,
界面脱粘
,
纤维失效
,
应力-应变曲线
杨成鹏
,
矫桂琼
复合材料学报
建立了桥联纤维细观力学模型,研究了界面对纤维增强陶瓷基复合材料拉伸模量及强度的影响.分别引入纤维应力均匀系数和界面脱粘率作为界面完伞脱粘和局部脱粘条件下界面性能的表征参数.研究表明,应力均匀系数及界面脱粘率越大,材料模量越低,而断裂时纤维所承担的应力越高.基于混合率给出了拉伸强度表达式,同时也分析了基体裂纹分布、界面脱粘和纤维拔出对强度的影响.计算结果表明,本文强度模型给出的预测值与试验值吻合较好.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
界面脱粘
,
细观力学
,
裂纹分布
,
拉伸强度
李高春
,
邢耀国
,
戢治洪
,
谢丽宽
复合材料学报
针对复合固体推进剂细观损伤的特点,在颗粒与基体之间引入了粘结界面单元,采用双线性关系模型描述其界面损伤扩展特性,并对双线性关系模型中初始线性模量、最大粘结强度和最大张开位移等参数进行了预测.结合复合固体推进剂的填充模型,对推进剂内部细观界面脱粘过程进行了有限元分析.研究表明,采用粘结界面单元可以有效模拟推进剂颗粒的界面脱粘过程,推进剂在拉伸过程中力学性能的非线性与界面脱粘有密切关系,研究结果与试验观察结果相吻合.
关键词:
复合固体推进剂
,
界面脱粘
,
粘结界面单元
,
有限元
杨福树
,
孙志刚
,
李龙彪
,
高希光
,
宋迎东
复合材料学报
采用细观力学方法研究了正交铺设SiC/CAS复合材料在单轴拉伸载荷作用下界面脱粘对基体开裂的影响。采用断裂力学界面脱粘准则确定了0°铺层纤维/基体界面脱粘长度,结合能量平衡法得到了主裂纹且纤维/基体界面发生脱粘（即模式3）和次裂纹且纤维/基体界面发生脱粘（即模式5）的临界开裂应力,讨论了纤维/基体界面剪应力、界面脱粘能对基体开裂应力的影响。结果表明,模式3和模式5的基体开裂应力随纤维/基体界面剪应力、界面脱粘能的增加而增加。将这一结果与Chiang考虑界面脱粘对单向纤维增强陶瓷基复合材料初始基体开裂影响的试验研究结果进行对比表明,该变化趋势与单向SiC增强玻璃陶瓷基复合材料的试验研究结果一致。
关键词:
陶瓷基复合材料
,
正交铺设
,
基体开裂
,
界面脱粘
,
细观力学
