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第四届全国复合材料结构力学青年科学家论坛圆满举办（图）
复合材料 结构力学 中国力学学会
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2023/11/9
2023年4月14-16日，由中国复合材料学会，中国力学学会，南京航空航天大学和南京理工大学联合主办，中国复合材料学会青年工作委员会，中国力学学会青年工作委员会，南京航空航天大学航空学院，航空航天结构力学及控制全国重点实验室，南京理工大学机械工程学院，瞬态物理国家重点实验室联合承办，南京玻璃纤维研究设计院协办的第四届全国复合材料结构力学青年科学家论坛在南京市成功召开。来自全国各地300多位复合材料...
近日，北京大学工学院力学与工程科学系韦小丁研究员课题组利用“渔网”多尺度方法为具有砖墙结构的生物复合材料建立起一套严格的断裂力学理论框架。理论发现由于存在微观结构的效应，生物复合材料中I型裂纹裂尖附近的位移场与均质理想弹塑性介质中III型裂纹裂尖的位移场具有相同的数学形式。通过理论分析，课题组首次获得了具有砖墙结构复合材料的I型裂纹裂尖的塑性区以及裂纹阻力曲线等问题的解析解（图1）。这一研究有助于...
采用约西佩斯库(Iosipescu)纯剪切试件,研究了平纹编织SiC/SiC和C/SiC复合材料的面内剪切应力-应变行为和细观损伤特性.通过试验获得了材料不同方向上的单调和迟滞应力-应变行为,对比分析了两种材料的剪切损伤特性,结果表明材料的剪切损伤演化规律受热残余应力水平影响严重.由试件断口电镜扫描结果发现剪切加载状态下桥连纤维承受显著的弯曲载荷和变形,据此提出了纤维弯曲承载机制,并结合裂纹闭合效...
复合材料刚度性能表征的协同损伤力学模型
弥散型损伤 协同损伤力学 损伤张量 刚度性能
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2014/4/2
针对复合材料层合板的弥散型损伤，提出一个刚度性能表征的协同损伤力学模型. 该模型兼顾了微观物理损伤响应和宏观材料刚度性能表征. 从微观角度，建立细观RVE 模型求解裂纹表面张开位移和滑开位移，以此定义损伤张量，并在宏观上通过对材料应变和损伤表面位移进行均匀化处理，建立单向板或层合板的损伤刚度矩阵和损伤张量之间的联系. 以基体裂纹为例，详细分析并建立了横向裂纹和纵向裂纹的损伤本构. 计算了[±θ/9...
该文采用近年提出的多边形比例边界有限元(Polygon Scaled Boundary Finite Elements, PSBFE),结合基于拓扑的局部网格重剖分方法,首次模拟了层状复合材料交界面、不同弹性模量的圆形夹杂对复合材料裂纹扩展的影响。结果表明,该文方法可以有效模拟复合材料的裂纹扩展,算例的结果同现有文献的实验数据和数值模拟结果吻合良好,采用不同网格密度和不同裂纹扩展步长对计算结果影响...
基于细观力学理论,提出了横观各向异性复合材料弹性常数的分析模型,并给出了纵向(纤维长度方向) 与横向弹性模量、横截面内剪切模量和泊松比等材料性能参数的理论推导和计算公式. 此方法简洁准确地反映了材料横观各向异性性能,改进了常规细观力学模型,也为工程分析提供了理论依据;同时在复合材料力学课程教学中,有助于深化学生对复合材料细观分析的理解,具有一定的启发性.
建立了考虑周期性位移边界条件的细观体胞模型,对三维编织复合材料的渐进损伤过程进行数值模拟。采用Eshelby-Mori-Tanaka方法计算含损伤裂纹的材料的刚度矩阵,并将有限元网格尺寸和单元裂纹尺寸引入损伤演化方程,有效地降低了模拟结果对有限元网格的依赖程度。通过计算得到了材料应力应变的非线性关系和失效时的极限强度,并分析了材料的破坏机理。结果表明,大编织角材料的破坏模式主要是基体失效与纤维横向...
缝合复合材料层间开裂的试验和数值研究
缝合复合材料 层间开裂 数值模拟 界面单元
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2012/3/9
缝合复合材料层合板中贯穿厚度方向的缝线,能有效增强层合板的抗分层能力。本文对一种碳纤/环氧缝合复合材料层板进行了短梁三点弯试验,测得了压头的载荷-位移曲线,并观察了层间裂纹的扩展,证实了缝线对层间裂纹的阻滞作用。建立了三维有限元模型模拟了上述试验,模型中相邻的铺层之间布置了一层初始无厚度的界面单元,界面单元的失效自然模拟层间开裂,而缝线简化为面积等效的梁单元,数值结果与试验观测吻合。
中空纳米微球可作为复合材料填充体使用. 与相同粒径下的实心纳米 颗粒相比，中空纳米微球密度更低，存在表/界面应力效应的面积更大，由此导致的不同力学 行为值得人们关注和研究. 目的是研究表/界面应力对中空纳米微球填充复合材料力学行 为的影响. 首先，基于广义自洽原理，利用考虑表/界面应力影响的四相球模型导出了中空纳 米微球填充复合材料在单向载荷作用下的弹性场，获得了纳米复合材料有效弹性模量的闭合 形...
利用有限元软件，通过对撑竿跳高过程的大变形动力学数值模拟，得到了不同材料撑竿的变形过程、跳高成绩，以及能量的转化效率指标. 通过截面尺寸设计，预测了不同材料撑竿所能达到的最大高度. 最后以布勃卡的体能参数为标准，为其设计能越过最大高度的等截面和变截面碳纤维复合材料撑竿.
锌铝合金复合材料宏观及微观力学行为及优化设计
微观力学行为 锌铝合金 复合材料
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2008/10/10
本项目首次建立了短纤维预制块的等效毛细半径、临界浸渗压、金属流动过程及充填接触纤维间隙所需压力模型；采用先进的人工神经网络技术对该复合材料的机械性能进行了模拟研究，与实验结果吻合较好；对该复合材料的干摩擦磨损行为的研究发现纤维的存在使材料耐磨性提高，摩擦系数增大。复合材料的干摩擦磨损失效形式以犁沟和氧化为主；系统研究了该复合材料的热膨胀系数及切削加工表面质量。发现随纤维体积分数的提高，其热膨胀系...
三相多重铁性复合材料的有效磁电弹性模量预测
多重铁性复合材料 磁电效应 Mori-Tanaka 模型
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2014/5/28
采用平均场Mori-Tanaka模型,计算了三相复合材料的有效磁电弹性模量,研究了复合材料磁电系数与微观结构之间关系;结果表明掺杂相的体积分数与颗粒形状系数对复合材料的有效磁电系数有很大的影响,这些结果可为复合材料的实验设计提供理论参考和指导。
共混/填充高分子复合材料界面力学行为实验研究进展
共混/填充高分子复合材料 界面性能 实验研究
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2008/7/23
本文首先介绍了高聚物复合材料界面微观结构的特点和界面破坏的微观形式, 在此基础上,
详细回顾了粒子填充高分子复合材料和共混高分子合金两类材料的界面力学性能实验研究的进展,
总结了研究粒子/基体界面力学性能的实验方法和用这些方法获得的实验结果。介绍的实验方法从
宏观拉伸实验到细观在位拉伸实验, 从定性的断口形貌分析到定量的界面强度和粘结能计算, 从
不同层次和角度阐述了研究界面性能各种方法的...
该课题制备了玻璃微珠（GB）填充低密度聚乙烯（LDPE）、聚丙烯（PP），空心玻璃微珠（HGB）填充聚氯乙烯（PVC），三元乙丙胶（EPDM）改性PP/GB等二元和三元复合体系，以及碳酸钙（CaCO_3）填充高密度聚乙烯（HDPE）二元复合体系等颗粒填充热塑性树脂复合材料。研究了细微粒子填充热塑性树脂复合材料的静态、动态力学性能和结晶特性及其主要影响因素，并应用扫描电镜（SEM）观察试样拉伸，或冲...
复合材料蠕变本构关系和蠕变损伤
复合材料 蠕变损伤 蠕变本构关系
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2008/7/14
该项成果以树脂基复合材料的蠕变问题为中心，对非线性粘弹性本构关系、蠕变损伤、复合材料梁的非线性蠕变行为以及蠕变对复合材料动态粘弹性的影响等进行了系统的研究。提出修正的SCHAPERY非线性粘弹性本构关系，并对本构参数进行了试验测定。对随机短纤维复合材料裂纹顶端的蠕变损伤演化进行了模拟计算，提出了新的遗传积分递归关系，计算速度快，节省计算机存储量。建立了考虑横向剪切与弯曲蠕变耦合作用的非线性蠕变方...