基于数字图像相关方法的含双裂纹复合材料薄板应力强度因子测量

将数字图像相关方法用于测量含I型双边裂纹复合材料薄板应力强度因子。首先,介绍了数字图像相关方法基本原理,通过最小二乘拟合法建立了裂纹尖端位移场与裂尖应力强度因子的关系。其次,搭建了数字图像相关方法非接触光学测试平台,通过对含I型双边裂纹复合材料薄板进行拉伸试验,得到了复合材料薄板双边裂纹尖端全场位移。最后,通过数字图像相关方法计算所得全场位移,提取了裂纹尖端应力强度因子,分析了最小二乘拟合项数、数字图像相关计算中子区域和步长大小的选择对裂纹尖端应力强度因子计算的影响。     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁的DSCM实验研究

通过用数字散斑相关方法(DSCM)对碳纤维布加固混凝土梁的实验,研究了碳布加固混凝土梁的承载力及变形行为。确定了碳纤维布加固混凝土梁在不同加载条件下的强度特征。并且用数字散斑相关方法实时记录了加载过程中反映试件变形信息的光学散斑图,确定了一些局部的变形特征,分析了其断裂机理。     

编织复合材料的裂纹损伤与增长行为研究

本文利用数字散斑相关方法对玻璃纤维/环氧树脂编织结构复合材料在三点弯曲载荷作用下裂纹损伤演化、增长的力学行为进行了实验研究，记录了裂纹尖端局域场形变的散斑图像，提取了不同加载水平下的位移场，确定了裂纹扩展过程中其尖端的应力强度因子与能量释放率变化规律；从编织复合材料的宏细观方面，分析了裂纹的损伤变形及其扩展机理。     

关于瞬态应力强度因子和裂纹扩展加速度之间的关系探讨

将动态焦散线法与高速摄影技术相结合,本文记录了高分子材料悬臂梁内裂纹扩展加速、减速过程。一方面,利用动态焦散线可确定扩展裂尖的瞬态应力强度因子;另一方面,利用最小二乘法将裂纹扩展的水平、垂直位移分量拟合成时间(t)的四次多项式,描述了裂纹扩展方向、裂纹扩展加速度以及裂纹扩展加速度与动态应力强度因子的关系。结果表明:裂纹扩展加速度与动态应力强度因子之间存在一定的依赖关系;利用最小二乘法将裂纹扩展的水平、垂直分量拟合成时间(t)的四次多项式,可以对裂纹的扩展方向、加速度进行定量分析。     

动态界面裂纹扩展行为的分形描述

本文以无限弹性体中具有自相似分形几何结构的含裂纹界面研究对象，借助分形几何概念对分形界面裂纹的动态扩展行为即对界面裂尖应力场，界面裂纹扩展速度，加速度，裂尖复合应力强度因子，动态能量释放率，双材料不匹配参数，界面裂纹的分维以及它们之间的关系进行描述，给出了界面裂纹扩展行为的分形动力学模式。     

飞机舱门橡胶密封件动摩擦性能实验研究

橡胶密封件在飞机舱门结构中广泛应用,主要起到密封、隔音、保温等作用,对飞机的正常飞行以及乘客的生命安全至关重要。该文主要研究了不同截面形状的飞机舱门橡胶密封件在不同条件下的动摩擦性能,介绍了应用于飞机舱门上不同形状的橡胶密封件以及对应的加载装置,并且利用动摩擦性能实验机对不同形状橡胶密封件在不同温度、不同压缩量以及不同表面处理条件下的动摩擦性能进行实验研究,分析环境因素对橡胶密封件动摩擦性能的影响。研究结果对于橡胶密封件动摩擦性能的设计和优化有重要作用。     

复合多孔水凝胶的微观结构与数字散斑相关分析

研究了不同多孔结构聚乙烯醇水凝胶的微观形貌, 采用数字散斑相关技术和力学实验测试等对多孔水凝胶在受力状态下的微区位移、 压缩模量及泊松比进行分析和计算。研究发现, 多孔水凝胶的孔隙率和孔径大小对形变等位移线分布有明显影响。随着致孔剂含量的增加, 多孔水凝胶的等位移线由均匀分布的近似平行线变为不均匀的S形曲线, 出现等位移线密度明显增大的应力集中区域。 多孔水凝胶孔隙率增加, 形变增大。致孔剂种类及含量不同时, 水凝胶的泊松比值随着载荷的增加逐渐减小, 致孔剂含量越多泊松比值越小, 压缩模量则随着应变的增加逐渐增大。      

正交复合材料Ⅰ型裂纹动态响应焦散线实验研究

利用高速摄影技术与光学焦散线技术相结合，对冲击下正交复合材料Ⅰ型裂纹尖端的动态应力集中问题进行了光测力学实验研究。记录了两种层状碳纤维／环氧树脂复合材料在冲击作用下Ⅰ型裂纹尖端的动态焦散斑图，提取反映材料局部应力集中问题的力学参数：焦散斑特征尺寸，进而比较两种复合材料的抗冲击性能。这些研究工作对于复合材料冲击性能评估具有工程应用价值和科学研究意义。     

基体裂纹-异型夹杂相互作用焦散线实验研究

该文通过透射式静态焦散线方法利用三点弯曲梁断裂实验对异型夹杂与基体裂纹的相互作用进行研究。首先得到不同夹杂情况下I型裂纹尖端的焦散斑图,引入焦散斑纵横轴长之比β反映焦散斑在夹杂作用下的畸变特性;其次,提取相应的焦散斑特征尺寸,并得到I型裂纹的应力强度因子K_I;最后,基于不同夹杂情况下裂尖焦散斑、裂尖应力强度因子与裂尖和夹杂之间距离的关系,揭示不同夹杂对裂纹尖端应力场奇异性影响规律。实验研究结果为含异型夹杂结构的强度设计和断裂性能评估提供实验依据。     

编织复合材料的一种数值模型

提出编织复合材料的一种均匀化的数值模型,为工程应用提供了简便而有较高精度的数值计算方法。首先,对于编织复合材料的代表性单胞建立了精细有限元的胞元模型;其次,将单胞有限元分析结果引入基于三类变量广义变分原理的三维体罚单元,从而将一类有细观编织结构的复合材料等效为可用于宏观尺度计算的复合材料单元。通过数值算例将此方法的计算结果与实验和其他数值计算结果进行了比较,验证了该方法的有效性与实用性。