含孔型缺口的纤维金属层板剩余强度

纤维金属层板(fiber metal laminates,FMLs)作为混合层板家族中一员,由铝合金层和预浸料层交替铺设而成.相比于铝合金板,含缺口的纤维金属层板强度下降更为明显.为研究含孔型缺口的纤维金属层板的剩余强度,测试了光滑试样的静力拉伸性能和缺口试样的剩余强度.分析了铺层结构对剩余强度的影响,引入应力失效模型预测了纤维金属层板含孔型缺口的剩余强度,讨论了含缺口纤维金属层板的失效模式、损伤萌生和扩展过程.结果显示:带孔GLARE3层板的强度下降约为40%,铺层增加后缺口敏感性下降,特征长度增加,约在90%的剩余强度时缺口处有损伤发生.     

静力拉伸载荷下纤维金属层板的变形行为

为研究静力拉伸载荷下纤维金属层板变形行为,在标准试验之外引入数字图像关联技术(简称DIC),观测了GLARE2-3/2、GLARE3-3/2和GLARE6-3/2层板试样的应变变化过程.对比分析了获得的应力-应变曲线、应变云图及试样不同位置处的应变随载荷时间历程变化的过程.结果显示:GLARE2-3/2层板试样的应变变化过程均匀稳定,无明显边界效应;GLARE3-3/2层板试样轴向有瞬时的性能退化,横向具有边界效应;GLARE6-3/2铺层试样具有两次瞬时性能退化,横向边界效应与GLARE3层板试样相反.     

变幅载荷下纤维金属层板的疲劳与寿命预测

文章建立了纤维金属层板等幅疲劳载荷下的疲劳裂纹扩展速率与寿命预测模型。在此基础上对玻璃纤维-铝合金层板（GLARE）的疲劳裂纹扩展与分层扩展行为进行了试验研究,探讨了层板过载疲劳行为的机理,提出了纤维金属层板变幅载荷下疲劳寿命预测的等效裂纹闭合模型,并在GLARE层板上得到了验证。     

纤维金属层板的拉伸性能研究

GLARE是一种先进的混杂层板材料,由高韧度薄铝合金层和高强度玻璃纤维/环氧树脂层交替铺设而成,具有独特的轻质、耐疲劳、耐冲击、高阻燃性和耐腐蚀属性.系统地对GLARE层板进行了静力拉伸测试,展示了铺层结构和铺层类型对其静力学性能的影响,并对混杂模型的适用性进行了验证.结果显示:采用混杂模型法预测GLARE层的轴向弹性模量具有较高的精度,但进行强度预测时对于部分类型的层板需要考虑纤维的桥接作用.     

编织纤维金属层板成形性能及充液成形工艺分析

为了解半固化工艺下不同编织方式的纤维金属层板力学及成形性能,进一步优化半固化纤维金属层板充液成形工艺,通过拉伸试验,对半固化、固化工艺下不同铺层角度的平纹和破斜纹编织纤维金属层板进行力学性能测试,并通过充液成形试验验证工艺的可行性。研究结果表明:半固化工艺可以使编织纤维金属层板在与纤维成45°方向上具有最佳的成形性能,而在0°方向上成形性能提升有限。固化后的编织纤维金属层板具有更高的强度,半固化纤维金属层板的最优压边间隙选用与纤维金属层板板厚一致较为合理,这可能是由于中间层预浸料弹性性质原因。当压边间隙为1.2 mm,液室压力为10 MPa时,可以得到无缺陷的筒形件。     

玻璃纤维铝合金板低速冲击损伤演化数值模拟

编写了复合材料损伤的VUMAT子程序,并结合Johnson-Cook金属损伤模型和表面内聚力行为层间分层方法建立了玻璃纤维增强铝合金层板(GLARE)受落锤低速冲击的数值模型.分析了能量吸收、形变情况及锤头接触力的变化,并通过与实验结果的比较验证了有限元方法的可靠性.利用有限元方法能够更全面分析材料损伤变化的优势,模拟了GLARE三维渐进失效、铝合金层的失效以及纤维层和铝合金层界面分层的破坏模式.通过综合分析该三种渐进失效与能量吸收、形变情况及锤头接触力的变化,揭示了玻璃纤维增强铝合金层板受落锤低速冲击下的破坏机理,验证了铝合金层板的加入对于玻璃纤维增强铝合金层板抗冲击性能增强规律.     

层板复合材料疲劳性能测试实验

根据层板复合材料的性能与具体的铺层形式有关的特点 ,介绍了在层板复合材料疲劳性能测试中试件准备注意事项、疲劳性能测试的内容和实验控制程序的要求 ,以及为缩短实验时间、优化层板复合材料疲劳剩余强度和疲劳剩余刚度分析模型的参数估计 ,并减少测试所需试件数量的合理试件数的确定方法 .     

不同混杂纤维掺量混凝土高温后的力学性能

通过对120多块立方体混凝土试块进行高温后力学性能试验,测定聚丙烯纤维和混杂纤维(聚丙烯纤维和钢纤维)增韧高性能混凝土的高温残余强度,研究聚丙烯纤维和混杂纤维对混凝土在800℃高温残余力学性能的影响以及不同含量的钢纤维对混杂纤维混凝土高温性能的影响.实验结果表明:800℃后混杂纤维混凝土残余抗压强度剩余54%,抗拉强度剩余32%,钢纤维能有效提高高性能混凝土的残余强度,聚丙烯纤维对高性能混凝土残余力学性能的影响很小.     

碳纤维复合材料层板结构环境条件下的疲劳性能研究

该文针对碳纤维复合材料层板结构,分别进行标准环境下和湿热环境下的疲劳试验,对完成规定疲劳寿命的层板试验件进行剩余强度试验,分析了碳纤维复合材料层板结构的破坏模式。试验结果表明,湿热环境对碳纤维复合材料层板结构的疲劳性能基本无影响,并对复合材料结构疲劳性能的后续研究进行了展望。     

纤维混凝土早期抗裂及力学性能试验研究

选取了聚丙烯纤维、纤维素纤维等6种工程纤维,开展纤维混凝土早期抗裂及力学性能试验,研究分析纤维品种及龄期对混凝土早期抗裂性能、抗压强度、劈裂强度及抗折强度的影响.试验结果表明:纤维的掺入能够有效提高混凝土早期抗裂性能,减轻甚至消除混凝土早期裂缝的产生和发展.本次试验研究中,聚丙烯纤维混凝土的早期抗裂性能最好.无论采用何种纤维,混凝土的抗压强度、劈裂强度和抗折强度均有不同程度的提高,提高幅度与纤维几何尺寸以及物理力学性能有关.其中,聚乙烯醇纤维提高混凝土抗压强度的效果最为显著,而纤维素纤维提高混凝土劈裂强度和抗折强度的效果最佳.     

选择性加强结构在飞机结构设计中的应用

针对如何满足民用飞机高寿命低重量的设计指标问题,引入一种在原铝合金飞机结构上固化GLARE条带的新型结构,以提高疲劳和损伤容限性能。并对其疲劳和损伤容限性能以及湿热环境敏感性进行阐述,提出适航符合性思路。     

高强钢平齐式端板连接节点火灾后力学性能试验研究

火灾后,钢构件残余应力和变形的重新分布,导致钢结构整体在火灾后可能比火灾高温作用下更加危险.节点对钢结构整体安全性至关重要,为研究高强钢平齐式端板连接节点火灾后的力学性能,采用稳态试验方法对经历550℃的火灾高温并冷却至常温的7个端板连接节点进行试验,得到节点火灾后的变形状态、弯矩-转角关系曲线以及失效模式等.同时,将试验结果与普通钢端板连接节点过火后的力学性能进行对比分析.此外,将试验结果同现行欧洲钢结构设计规范Eurocode3中相应条文进行比较.研究表明:通过合理的节点设计,与采用较厚普通钢端板的节点相比,采用较薄高强钢端板的节点可实现相同的节点失效模式、相近的剩余承载力以及更高的(至少是相当的)节点转动能力;同时,欧洲钢结构规范Eurocode3中有关节点塑性抗弯承载力的条文适用于高强钢平齐式端板连接节点火灾后塑性抗弯承载力的预测.     

紫外老化对双酚A型环氧树脂综合性能影响

为了研究紫外线对以环氧树脂及其复合材料的影响,本文以双酚A型环氧树脂为研究对象,利用氙灯老化箱对双酚A型环氧树脂进行加速老化试验,研究了紫外老化对其电气、力学及热学性能的影响。实验结果表明,经28天紫外老化后,热分解后的质量残余减少,这是由于紫外及热的作用使得部分区域的环氧树脂由原先的致密网络结构转换为游离的自由基,形成了局部的缺陷。对力学性能的测试结果显示样品的弯曲强度下降至原有强度的74%,拉伸强度下降至原有强度的79%,说明老化后的双酚A型环氧树脂出现了局部的微观缺陷导致其承受外力破坏的能力有所减弱,但仍保持有较高的力学强度;对电气性能的测试结果显示样品的击穿电压下降14.8%,介质损耗因数上升12.7%。经紫外老化后,环氧树脂的热学、力学及电气性能均有一定程度的下降,但整体上性能下降程度不大,说明双酚A型环氧树脂具有一定的耐紫外老化性能。     

采场坚硬顶板二次断裂的初步研究

通过相似材料模拟试验、力学分析、现场研究,指出坚硬顶板二次断裂是客观存在的,二次断裂位置决定了顶板与支护的稳定性。研究表明,二次断裂主要发生在煤壁处和切顶线处、也可能在煤壁前方,其决定于顶板厚度与悬顶距、支护阻力及煤体残余强度,通过改变支护阻力可以实现二次断裂位置的控制。     

基于电阻变化的钢索服役状态监测方法

钢索承受环境和载荷双重作用,其服役行为呈现复杂性和不确定性。控制钢索破断的是裂纹尖端应力,剩余强度会随着钢索服役有一定程度的下降。为了有效评价钢索的安全,提出一种基于电阻变化的钢索服役状态监测方法,通过监测电阻的变化,预判钢索的剩余承载力,判断钢索的服役状态。以服役23年的重庆李家沱长江大桥拆换的两段钢索中的钢丝为实验对象,建立了电阻变化和剩余强度、截面削弱的相关关系,以此判断钢索的剩余承载力。     

磨削工艺对GCr15钢表面状态和机械性能的影响

本文研究了磨削工艺对GCr15轴承钢表面状态和机械性能的影响,试验结果表明:磨削加工时采用大的横向进给量,不仅易使变质层增厚,残余应力分布恶化,而且也降低了钢的机械性能,尤其弯曲疲劳强度和接触疲劳寿命降低更为显著。因此,严格控制横向进给量对提高零件的使用寿命是有益的。     

破损舰船剩余承载能力分析

为对破损舰船剩余承载能力进行评估,采用Smith方法,给出了一种基于材料机械特性、板厚尺寸、破口尺寸等多种不确定性因素的破损舰船剩余承载能力的计算方法.对Reckling 23的仿真结果证明了该方法的准确性.实船条件下对不同破口位置和横倾角的剩余承载能力的计算表明:材料屈服限的变异性对破损舰船剩余承载能力的变异性影响最大,底部破损对其剩余承载能力的折减影响较大,横倾角的改变也将影响破损舰船的剩余承载能力.