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
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
李晓霞
,
伍耐明
,
段玉霞
,
赵石彬
,
冯立春
,
李晓丽
复合材料学报
采用红外热波无损检测技术对低速冲击后的碳纤维层合板进行检测和分析,研究了损伤面积与冲击能量之间的关系.对比发现,实验结果与文献结果一致;实验结果说明红外热波不仅可以检测冲击损伤的大小,还可以确定损伤在材料内部绕冲击点沿纤维方向呈旋转方式进行扩展的损伤模式.采用超声C扫描对相同复合材料层合板进行了检测,详细对比了2种检测方法的优缺点,发现对于碳纤维层合板的低速冲击损伤,红外热波检测技术是一种快速、有效、可靠的无损检测技术和评估手段.
关键词:
碳纤维层合板
,
冲击损伤
,
分层损伤
,
基体开裂
,
红外热波检测
,
超声检测
李海斌
,
阳建红
,
刘承武
,
张晖
,
邓凯
复合材料学报
结合随机渐进失效分析方法和声发射监测对复合材料单向拉伸试件进行损伤分析.结果表明:随机渐进失效方法能很好地反映复合材料失效的随机性和渐进性特征.受载初期,复合材料失效的随机性特征明显,在整个试件内均有失效产生.随着载荷的增加,损伤不断累积,"随机临界核"形成,复合材料很快失效,且一旦有失效产生,纤维断裂数的增加与声发射事件数的累积具有很好的一致性.比较基体开裂和界面脱粘对复合材料拉伸性能的影响:界面脱粘比基体开裂更容易导致复合材料拉伸性能的下降,当不存在基体开裂和界面脱粘时,纤维断裂呈现"集簇"特征,复合材料断裂的脆性特征较为明显.
关键词:
随机渐进失效
,
声发射
,
复合材料
,
纤维断裂
,
基体开裂
,
脱粘
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
曾增
,
张庆茂
,
刘伟先
,
孔斌
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20141031.003
采用细观力学方法对单向C/SiC陶瓷基复合材料的基体失效机制进行了研究.利用剪滞理论模型和临界基体应变能(CMSE)准则预测了C/SiC陶瓷基复合材料受拉时基体开裂失效过程,获得了单向C/SiC陶瓷基复合材料基体开裂段的应力-应变曲线.并将扩展有限元法(XFEM)用于该开裂过程的模拟,得到了对应的应力-应变曲线.研究结果表明,采用剪滞理论模型、CMSE和采用XFEM得到的计算结果与相关的实验结果三者能较好地吻合,证明了计算方法的有效性.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
剪滞理论
,
失效模型
,
基体开裂
,
扩展有限元法
