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压电复合材料中幂函数型曲线裂纹的反平面问题 被引量:7
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作者 郭俊宏 卢子兴 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期136-143,共8页
通过构造新保角映射,利用Stroh公式研究了远场受反平面剪应力和面内电载荷共同作用下无限大压电复合材料中幂函数型曲线裂纹的断裂行为。给出了电不可渗透边界条件下裂纹尖端场强度因子和机械应变能释放率的解析解。该解析解在幂函数的... 通过构造新保角映射,利用Stroh公式研究了远场受反平面剪应力和面内电载荷共同作用下无限大压电复合材料中幂函数型曲线裂纹的断裂行为。给出了电不可渗透边界条件下裂纹尖端场强度因子和机械应变能释放率的解析解。该解析解在幂函数的幂次为零时,可退化为已有文献中无限大压电复合材料含直线裂纹的结果,证明了其合理性。由解析解可知,裂纹几何形状一定时,电场分布将不受机械载荷的影响。最后,通过数值算例讨论了幂函数的幂次、系数及其在x1轴上的投影长度对机械应变能释放率的影响。结果表明,当压电体仅受x2方向载荷作用时,对于给定幂次与开口的曲线裂纹,在x1轴上的投影长度存在一临界值使其最容易开裂;而对于给定投影长度与幂次的曲线裂纹,开口越大裂纹越容易扩展。 展开更多
关键词 压电复合材料 幂函数型曲线裂纹 保角映射 机械应变能释放率 解析解
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幂函数型曲线裂纹平面问题的一般解 被引量:6
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作者 郭俊宏 卢子兴 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2011年第5期533-540,共8页
通过构造一个新的、精确的和通用的保角映射,利用Muskhelishvili复势法研究了任意自然数次幂的幂函数型曲线裂纹的平面弹性问题,给出了远处受单向拉伸载荷下裂纹尖端Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子的一般解.当幂次取不同的自然数时,可以退化为... 通过构造一个新的、精确的和通用的保角映射,利用Muskhelishvili复势法研究了任意自然数次幂的幂函数型曲线裂纹的平面弹性问题,给出了远处受单向拉伸载荷下裂纹尖端Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子的一般解.当幂次取不同的自然数时,可以退化为若干已有的结果.通过数值算例,讨论了幂函数型曲线裂纹的系数、幂次及在x轴上的投影长度对Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子的影响规律. 展开更多
关键词 幂函数型曲线裂纹 保角映射 复变函数 应力强度因子 平面问题
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C/SiC复合材料在典型模拟环境下高温拉伸性能研究 被引量:2
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作者 唐君 +4 位作者 黄汝超 建宇 徐林 李军平 卢鹉 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期85-89,共5页
以先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备的C/SiC复合材料为对象,研究了C/SiC复合材料在典型模拟环境下的高温拉伸性能,首次获得了约3 000 s时间不同变状态条件下材料的高温拉伸性能数据,探讨了不同条件下C/SiC复合材料高温承载行为及其变化规律... 以先驱体浸渍裂解(PIP)工艺制备的C/SiC复合材料为对象,研究了C/SiC复合材料在典型模拟环境下的高温拉伸性能,首次获得了约3 000 s时间不同变状态条件下材料的高温拉伸性能数据,探讨了不同条件下C/SiC复合材料高温承载行为及其变化规律。研究结果表明,C/SiC复合材料经历约3 000 s复杂阶梯热环境后拉伸强度仍保持60%左右;经历大温度梯度热震后,C/SiC复合材料的高温拉伸性能保持率反而提高,最高保持率超过80%;热震温差越大,热震后保温时间越长,对材料的高温拉伸性能保持和提高越有利。 展开更多
关键词 C/SIC复合材料 热震 界面强度 高温拉伸性能
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微结构对泡沫材料蠕变性能的影响 被引量:3
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作者 卢子兴 黄纪翔 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2641-2648,共8页
针对较低密度开孔泡沫的正四面体模型,通过引入支柱结点处的体积修正使新模型能够用于预测较大密度范围内的泡沫材料的蠕变性能,并且基于该修正模型,分析了斜支柱的弯曲变形机制以及剪切变形机制对蠕变应变率的影响。结果表明:当泡沫材... 针对较低密度开孔泡沫的正四面体模型,通过引入支柱结点处的体积修正使新模型能够用于预测较大密度范围内的泡沫材料的蠕变性能,并且基于该修正模型,分析了斜支柱的弯曲变形机制以及剪切变形机制对蠕变应变率的影响。结果表明:当泡沫材料的相对密度较低时,支柱的弯曲变形机制决定了其蠕变速率;而当相对密度较高时,支柱的剪切变形作用机制开始主导其蠕变速率。通过与实验结果的比较验证了本文预测的有效性。 展开更多
关键词 泡沫材料 蠕变性能 微结构 变形机制 模型
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碳纤维增强陶瓷基复合材料高温拉伸性能研究 被引量:3
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作者 房金铭 +2 位作者 王俊山 龚晓冬 李军平 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2022年第4期77-79,共3页
为进一步提高以碳化硅为主要基体的陶瓷基复合材料的高温力学性能,对材料高温拉伸性能的变化规律和影响因素进行了评价和分析。结果表明,随着温度的升高材料拉伸性能呈现先上升后下降的变化趋势,碳化硅基体结晶程度逐渐提高,晶粒尺寸逐... 为进一步提高以碳化硅为主要基体的陶瓷基复合材料的高温力学性能,对材料高温拉伸性能的变化规律和影响因素进行了评价和分析。结果表明,随着温度的升高材料拉伸性能呈现先上升后下降的变化趋势,碳化硅基体结晶程度逐渐提高,晶粒尺寸逐渐长大并出现团聚,导致内部缺陷孔洞增多,造成材料高温性能下降;材料热处理温度、致密化度的提高对材料的高温性能具有改善作用,使材料在经历最高温度2000℃,总时长3000s热环境条件下测试时性能保留率达82.4%。 展开更多
关键词 碳纤维增强陶瓷基复合材料 高温拉伸性能 晶粒尺寸 内部缺陷
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支柱弯曲对开孔泡沫铝力学性能影响的理论分析与数值模拟 被引量:2
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作者 卢子兴 黄纪翔 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期198-202,共5页
首先根据实际泡沫材料中存在不少弯曲支柱,且形状接近于弧线,在假设全部支柱为弯曲支柱的情况下,利用理论方法分析了支柱弯曲对开孔泡沫材料刚度和强度性能的影响规律,得到了理论预测含弯曲支柱开孔泡沫材料杨氏模量和屈服强度的公式。... 首先根据实际泡沫材料中存在不少弯曲支柱,且形状接近于弧线,在假设全部支柱为弯曲支柱的情况下,利用理论方法分析了支柱弯曲对开孔泡沫材料刚度和强度性能的影响规律,得到了理论预测含弯曲支柱开孔泡沫材料杨氏模量和屈服强度的公式。然后,通过有限元模拟方法验证了上述理论预测模型的有效性。最后,利用有限元模型研究了不同比例的弯曲支柱、不同弧度的弯曲支柱和不同各向异性比对泡沫铝压缩力学行为的影响。结果表明,弯曲支柱对弹性模量的影响比对塑性坍塌强度的影响大;而弯曲支柱对泡沫铝压缩力学行为的影响则与支柱的弧度、支柱含量和胞体结构的各向异性比有关。 展开更多
关键词 开孔泡沫材料 弯曲支柱 微结构 力学性能 模型
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短纤维增强复合泡沫弹性性能数值模拟 被引量:2
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作者 卢子兴 任昆 +1 位作者 谢凡 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期358-363,共6页
采用二元模型对短纤维增强复合泡沫(SFRSF)材料进行了简化模拟,考虑了纤维在空间中分布的随机性,并分别采用不同单元类型在不考虑网格匹配的情况下对纤维和基体单独进行网格划分。之后,采用改进的单元嵌入技术(EET)耦合纤维与基体的自由... 采用二元模型对短纤维增强复合泡沫(SFRSF)材料进行了简化模拟,考虑了纤维在空间中分布的随机性,并分别采用不同单元类型在不考虑网格匹配的情况下对纤维和基体单独进行网格划分。之后,采用改进的单元嵌入技术(EET)耦合纤维与基体的自由度,并引入杆单元模拟界面相,描述了材料内部纤维与基体的传载机制,从而建立了能反映材料细观结构的有限元数值模型。在此基础上,研究了碳纤维含量和长度以及空心微珠含量和壁厚对SFRSF杨氏模量的影响规律。结果表明,该数值模型对SFRSF杨氏模量的预测与实验值吻合较好。增加碳纤维的含量和纤维长度能够有效提高SFRSF材料的杨氏模量,适当增加空心微珠壁厚一定程度上可以增加其杨氏模量。 展开更多
关键词 复合泡沫材料 碳纤维 二元模型 单元嵌入技术 弹性性能
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碳纤维复合材料轴向压缩性能测试方法对比 被引量:1
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作者 李龙 +2 位作者 王蕴宝 王凡文 杨云华 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期134-140,共7页
轴向压缩性能一直是复合材料力学性能评价表征研究的难点。本文以国产T800级、M40J级碳纤维复合材料为研究对象,从试验研究、机理分析、计算模拟等角度,系统对比并分析了四种常用复合材料压缩性能测试方法的优劣与适用性,提出了优化的... 轴向压缩性能一直是复合材料力学性能评价表征研究的难点。本文以国产T800级、M40J级碳纤维复合材料为研究对象,从试验研究、机理分析、计算模拟等角度,系统对比并分析了四种常用复合材料压缩性能测试方法的优劣与适用性,提出了优化的测试条件。试验与模拟结果表明,剪切加载方法(GB/T 3856—2005)易产生应力集中造成试样提前破坏,使压缩强度测试结果相比美标剪切加载方法(ASTM D3410—2016)降低约9%;端部加载(SACMA SRM 1R—94)测试结果较美标剪切加载和联合加载方法(ASTM D6641—2014)高3%~6%。测试条件优化研究中发现,加强片材质对破坏模式影响较大,强界面高强度复合材料适宜采用金属加强片,弱界面低强度复合材料适宜采用玻璃钢加强片。分析试样断口形貌,剪切加载和端部加载方法都可以观察到单向复合材料以纤维“跪折”为主的破坏模式。从测试结果和破坏模式来看,端部加载方法是较优的压缩强度测试方法。 展开更多
关键词 碳纤维 复合材料 压缩性能 测试方法 破坏模式
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纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能
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作者 卢子兴 何海洋 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2115-2122,共8页
为研究纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能,采用Voronoi随机泡沫模型对闭孔泡沫材料的细观几何结构进行模拟,并将纳米纤维随机分布在泡沫材料的胞壁中,利用改进的自动搜索耦合(ASC)技术将纤维单元与基体单元进行耦合,建立了能够反映... 为研究纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能,采用Voronoi随机泡沫模型对闭孔泡沫材料的细观几何结构进行模拟,并将纳米纤维随机分布在泡沫材料的胞壁中,利用改进的自动搜索耦合(ASC)技术将纤维单元与基体单元进行耦合,建立了能够反映纳米纤维增强闭孔泡沫材料细观结构的数值模型。在此基础上,进一步研究了泡沫模型随机度、相对密度以及纳米纤维长径比和质量分数对纳米纤维增强闭孔泡沫材料弹性模量与屈服强度的影响规律。结果表明:由所建立的数值模型得到的纳米纤维增强闭孔泡沫材料的弹性模量和屈服强度与实验值吻合较好;提高泡沫模型的随机度会使复合泡沫材料的弹性模量和屈服强度增加,而当随机度达到0.450以后,材料的弹性模量和屈服强度几乎不再发生变化;当相对密度在0.05~0.30范围内变化时,复合泡沫材料的弹性模量与屈服强度几乎随相对密度的增加呈线性增长;提高纳米纤维长径比和质量分数也会使材料的弹性模量和屈服强度得到提高,但当纤维长径比达到500以后,纤维长径比的增强作用逐渐减弱。所得结论对纳米纤维增强闭孔泡沫材料的制备具有重要意义。 展开更多
关键词 纳米纤维 复合泡沫材料 Voronoi模型 有限元 力学性能
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General solutions of plane problem for power function curved cracks
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作者 郭俊宏 卢子兴 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI 2011年第5期563-570,共8页
A new exact and universal conformal mapping is proposed. Using Muskhelishvili's complex potential method, the plane elasticity problem of power function curved cracks is investigated with an arbitrary power of a natu... A new exact and universal conformal mapping is proposed. Using Muskhelishvili's complex potential method, the plane elasticity problem of power function curved cracks is investigated with an arbitrary power of a natural number, and the general solutions of the stress intensity factors (SIFs) for mode I and mode II at the crack tip are obtained under the remotely uniform tensile loads. The present results can be reduced to the well-known solutions when the power of the function takes different natural numbers. Numerical examples are conducted to reveal the effects of the coefficient, the power, and the projected length along the x-axis of the power function curved crack on the SIFs for mode I and mode II. 展开更多
关键词 power function curved crack conformal mapping Muskhelishvili's complex potential method stress intensity factor (SIF) plane problem
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