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近年来,利用石墨烯和聚合物复合以及通过纳米复合实现高分子材料高性能化成为聚合物复合材料新的研究热点和前沿.综述了纳米复合材料与高分子材料高性能化的研究现状,重点分析了石墨烯与聚合物界面之间的氢键、π-π堆栈、共价、配位、成核-结晶五个方面的作用机理;介绍了一些高性能纳米复合材料的主要性能;此外,高分子材料的失效研究和寿命预测对于材料的实际应用具有重要意义,以橡胶密封材料为例,重点讨论了其老化失效机理,以及添加剂、应力和油介质对其老化行为的影响,并指出了其今后的发展方向.

关键词: 聚合物 , 纳米复合 , 石墨烯 , 界面 , 高性能化 , 失效机制 , 寿命预测

有机外墙外保温材料的阻燃及老化研究进展

何小芳 , 夏少旭 , 刘玉飞 , 戴亚辉 , 曹新鑫

材料导报

从阻燃、老化性能评价和寿命预测3个方面总结了外墙外保温塑料,综述了常用阻燃体系在聚苯乙烯和聚氨酯塑料的应用,介绍了性能评价指标在塑料老化中的应用和塑料寿命预测方面的研究进展,展望了外墙外保温塑料的发展前景.

关键词: 聚苯乙烯 , 聚氨酯 , 外墙外保温 , 阻燃 , 老化 , 性能评价 , 寿命预测

基于迟滞耗散能的纤维增强陶瓷基复合材料疲劳寿命预测方法

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

高温金属构件蠕变寿命预测的研究进展

赵彩丽 , 刘新宝 , 郝巧娥 , 余涛

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2014.23.011

概述了近年来已有高温金属构件蠕变寿命的预测方法及其特点.主要介绍了以持久强度实验外推为主的Larson-Miller法、Orr-Sherby-Dorn法和Robinson线性断裂法则;基于蠕变曲线分析的Omega法、θ投影法以及逐步外推法;基于物理机制的连续介质蠕变损伤模型(CDM)预测方法.通过对上述方法的比较和分析,最后指出基于CDM模型蠕变寿命预测方法由于其具有统一的数学表达形式,因而在预测高温金属构件蠕变寿命方面具有很大应用潜力.

关键词: 金属构件 , 高温蠕变 , 寿命预测 , CDM模型

实验室烘箱加速老化下硅橡胶的存储寿命预测

王荣华 , 李晖 , 李倩倩 , 孙岩 , 刘亚平

合成材料老化与应用

采用实验室烘箱加速老化,研究了硅橡胶力学性能变化情况,利用二分法和线性回归估计分析确定了硅橡胶老化寿命方程和阿累尼乌斯方程中相关参数的值.以拉伸强度保留率作为老化指标,建立了硅橡胶室温存储条件下的寿命预测方程,并以拉伸保留率下降到80％作为老化指标,推测出在95％的置信水平下,硅橡胶的存储寿命为26.46年.

关键词: 加速老化 , 硅橡胶 , 拉伸强度 , 回归分析 , 寿命预测

脆性材料的强度与蠕变理论探讨

郑治祥 , 王苏敏 , 祖立成 , 刘海涛 , 徐光青 , 吕珺

材料导报

脆性材料的可靠性低,易发生突发性失效,因此很难预测其持久强度和使用寿命.目前用于预测寿命的实验法(Empirical observations)和模型法(Theoretical models)均存在很大缺陷.本研究对模型法进行了改进和创新,建立了一个新的多参数耦合高温蠕变模型,能够显著降低高温蠕变的实验量、时间和费用,改进了低温缓慢裂纹扩展计算公式.可以用于快速测定脆性材料的断裂机理图,预测不同温度、应力下的持久强度和使用寿命.

关键词: 脆性材料 , 高温蠕变 , 寿命预测 , 断裂机理图

铜合金的疲劳寿命预测

张忠明 , 服部修次 , 田川纪英 , 後藤光昭 , 石川纯明

材料热处理学报 doi:10.3969/j.issn.1009-6264.2005.05.018

采用平面弯曲疲劳试验,测定了C1100P-1/4H纯铜和C2801P-1/4H黄铜的S-N曲线.结果表明,实验铜合金没有疲劳极限.随外加交变应力增大,疲劳寿命缩短.在相同外加应力条件下,轧制态合金的疲劳寿命高于退火态合金的疲劳寿命.利用Manson-Coffin法则和塑性应变幅与疲劳循环次数的理论关系,通过计算得到了铜合金的理论S-N关系曲线,与实验结果吻合较好,表明该理论S-N关系曲线可用来预测铜合金的疲劳寿命.

关键词: 铜合金 , 疲劳 , S-N曲线 , 寿命预测

碳纤维复合材料湿热性能研究进展

吕新颖 , 江龙 , 闫亮 , 王荣国 , 刘文博

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2009.03.020

对于碳纤维增强树脂基复合材料,湿热环境条件对其力学性能的影响非常明显,可导致其强度和刚度下降.在研究了国内外关于碳纤维增强树脂基复合材料湿热老化性能的基础上,从理论模型和试验方法两方面分析了复合材料吸湿模型和扩散机理,结合实际需求对国内外关于碳纤维复合材料湿热性能的试验方法和测试手段进行了评价,认为目前湿热加速老化性能的研究具有一定的局限性,并提出了研究思路.

关键词: 碳纤维 , 复合材料 , 湿热性能 , 扩散机理 , 加速老化 , 寿命预测