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三维角联锁机织复合材料面内剪切失效机理及结构效应
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作者 张俊杰 顾伯洪 孙宝忠 《上海纺织科技》 北大核心 2023年第10期10-14,共5页
结合数字图像相关技术、计算机断层扫描技术,采用修改的V形缺口试件轨道剪切加载探究了碳纤维/环氧树脂三维角联锁机织复合材料面内剪切失效机理和损伤模式。对比同等纤维体积含量单向板试件,揭示两者面内剪切行为的结构效应。角联锁和... 结合数字图像相关技术、计算机断层扫描技术,采用修改的V形缺口试件轨道剪切加载探究了碳纤维/环氧树脂三维角联锁机织复合材料面内剪切失效机理和损伤模式。对比同等纤维体积含量单向板试件,揭示两者面内剪切行为的结构效应。角联锁和单向板试件面内剪切行为可简化为“线弹性、屈服、后继屈服”3个阶段。两种试件均在剪切应变集中区域产生局部剪切扭结带。角联锁损伤起始于树脂开裂,随后纱线间开裂,最终横向承载纱线旋转导致纱线抽拔;单向板主要失效模式为捆绑纱断裂后的纤维间分层失效。单向板捆绑纱延缓了纤维间分层,而角联锁中的经纬交织结构有效抵抗了纤维间分层,后继屈服表现为应变强化,强化了面内剪切强度。 展开更多
关键词 机织物 复合材料 三维角联锁 面内剪切性能 失效机理 结构效应
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复合材料用3D角联锁结构预制件的结构设计及新型织造技术 被引量:55
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作者 杨彩云 李嘉禄 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2005年第5期53-58,共6页
针对三维纺织复合材料常用的预制件结构——角联锁结构,首先从设计理论上进行了分类并提出了正则角联锁与变则角联锁的概念;其次提出了一种新型织造法——多层多梭口织造法;最后,导出了设计参数之间的关系式,并介绍了正则角联锁结构的... 针对三维纺织复合材料常用的预制件结构——角联锁结构,首先从设计理论上进行了分类并提出了正则角联锁与变则角联锁的概念;其次提出了一种新型织造法——多层多梭口织造法;最后,导出了设计参数之间的关系式,并介绍了正则角联锁结构的构图方法与步骤。多层多梭口织造法很适合于正则角联锁结构的织造,不仅可以成倍地提高生产效率,而且对经纱的损伤大大降低。 展开更多
关键词 复合材料 3D角联锁预制件 结构设计 新型织造技术
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ELASTIC BEHAVIOR ANALYSIS OF 3D ANGLE-INTERLOCK WOVEN CERAMIC COMPOSITES 被引量:11
3
作者 Chang Yanjun Jiao Guiqiong +1 位作者 Wang Bo Liu Wei 《Acta Mechanica Solida Sinica》 SCIE EI 2006年第2期152-159,共8页
A micromechanical model for elastic behavior analysis of angle-interlock woven ceramic composites is proposed in this paper. This model takes into account the actual fabric structure by considering the fiber undulatio... A micromechanical model for elastic behavior analysis of angle-interlock woven ceramic composites is proposed in this paper. This model takes into account the actual fabric structure by considering the fiber undulation and continuity in space, the cavities between adjacent yarns and the actual cross-section geometry of the yarn. Based on the laminate theory, the elastic properties of 3D angle-interlock woven ceramic composites are predicted. Different numbers of interlaced wefts have almost the same elastic moduli. The thickness of ceramic matrix has little effect on elastic moduli. When the undulation ratio increases longitudinal modulus decreases and the other Young's moduli increase. Good agreement between theoretical predictions and experimental results demonstrates the feasibility of the proposed model in analyzing the elastic properties of 3D angle-interlock woven ceramic composites. The results of this paper verify the fact that the method of analyzing polyester matrix composites is suitable for woven ceramic composites. 展开更多
关键词 3D angle-interlock woven ceramic composites elastic properties geometric parameters
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三维角联锁机织复合材料低速冲击破坏的有限元计算 被引量:7
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作者 张强 金利民 +2 位作者 张岩 牛智林 孙宝忠 《纤维复合材料》 CAS 2011年第3期12-16,共5页
测试三维角联锁机织复合材料低速冲击性能,得到复合材料在低速冲击过程中的载荷-位移曲线等。结合采用冲击接触定律、单元失效准则和材料刚度退化技术,建立复合材料低速冲击的三维有限元单胞模型。运用商业有限元软件ABAQUS/Explicit,... 测试三维角联锁机织复合材料低速冲击性能,得到复合材料在低速冲击过程中的载荷-位移曲线等。结合采用冲击接触定律、单元失效准则和材料刚度退化技术,建立复合材料低速冲击的三维有限元单胞模型。运用商业有限元软件ABAQUS/Explicit,联合用户子程序(VUMAT)计算复合材料低速冲击破坏过程。比较有限元计算结果和实验结果,发现二者在载荷-位移变化规律和复合材料破坏形态上较为吻合。 展开更多
关键词 三维角联锁机织复合材料 低速冲击 单胞模型 用户子程序(VUMAT) 有限元软件(ABAQUS)
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碳纤维三维角联锁机织复合材料弯曲作用下力阻响应 被引量:4
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作者 薛有松 薛凌明 +1 位作者 孙宝忠 顾伯洪 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1468-1476,共9页
电阻法在碳纤维复合材料结构健康监测(SHM)中具有巨大应用前景。本文研究了碳纤维三维角联锁机织复合材料经向和纬向试件在弯曲作用下力-电阻响应,探究电阻变化与复合材料结构损伤的相关性。试验结果表明:经向和纬向试件在弯曲作用下电... 电阻法在碳纤维复合材料结构健康监测(SHM)中具有巨大应用前景。本文研究了碳纤维三维角联锁机织复合材料经向和纬向试件在弯曲作用下力-电阻响应,探究电阻变化与复合材料结构损伤的相关性。试验结果表明:经向和纬向试件在弯曲作用下电阻变化与试件主要承载纱线损伤情况具有相关性。准静态三点弯曲加载下,试件电阻变化可以反映试件承载能力变化:在最大载荷点之前,试件电阻基本不变;主要承载纱线发生断裂损伤时,电阻增加。弯曲疲劳加载下,试件电阻变化可以反映试件承载能力退化情况:在弯曲疲劳加载前期,三维角联锁机织复合材料呈现负压阻效应;随着循环次数增加,基体裂纹、界面脱粘等不可逆损伤不断累积,电阻缓慢增大;在弯曲疲劳加载后期,主要承载纱线断裂,电阻显著增加;试件最终疲劳失效时,电阻急剧增加。 展开更多
关键词 三维角联锁复合材料 三点弯 力阻响应 结构健康监测 碳纤维
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碳/环氧3D角联锁结构复合材料压缩性能的实验研究 被引量:5
6
作者 杨彩云 刘雍 +1 位作者 陈利 李嘉禄 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第z1期39-42,共4页
碳/环氧3D层-层正交角联锁结构复合材料是很有应用潜力的材料,然而,到目前为止,这种材料的力学性能数据较少,影响了其可靠性的评估。本研究通过测试四种不同结构的角联锁结构复合材料的压缩性能,客观地评价了结构与压缩性能的关系。实... 碳/环氧3D层-层正交角联锁结构复合材料是很有应用潜力的材料,然而,到目前为止,这种材料的力学性能数据较少,影响了其可靠性的评估。本研究通过测试四种不同结构的角联锁结构复合材料的压缩性能,客观地评价了结构与压缩性能的关系。实验结果和分析表明:四种结构的复合材料在相互垂直的经向和纬向均具有较高的压缩强度和压缩模量;经纱密度大的结构其经向压缩强度也大,同样,纬纱密度大的结构其纬向压缩强度也大;呈伸直状态的衬纱对提高其所在方向的压缩模量贡献很大。 展开更多
关键词 结构 3D角联锁结构复合材料 压缩性能 实验研究
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三维角联锁衬经机织复合材料的纱线形态及力学性能分析
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作者 徐瑞 王颖杰 +1 位作者 张伟 王海楼 《南通大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第2期74-81,共8页
在三维角联锁机织结构中,经纱和纬纱是不可或缺的构成部分,其纱线形态会影响复合材料的力学性能。在目前关于三维角联锁机织复合材料的研究论文中,复合材料内部纱线形态主要表现为伸直状态的纬纱与弯曲状态的经纱。文章通过调整经纱与... 在三维角联锁机织结构中,经纱和纬纱是不可或缺的构成部分,其纱线形态会影响复合材料的力学性能。在目前关于三维角联锁机织复合材料的研究论文中,复合材料内部纱线形态主要表现为伸直状态的纬纱与弯曲状态的经纱。文章通过调整经纱与衬经纱的排列方式和排列密度设计了5种不同结构的试样,用于研究三维角联锁衬经机织复合材料中纱线形态的变化,并通过对其进行准静态弯曲与压缩试验研究其力学性能。结果表明:经纱与衬经纱排列密度的改变会引起经纬纱线形态的改变;通过减小经纱与衬经纱排列密度,增大相邻经纱间距,可增大经纱的力偶作用,使纬纱由伸直状态转变为弯曲状态、经纱由弯曲状态转变为伸直状态;试样中纱线屈曲波高状态对弯曲性能和压缩性能影响显著,具有较大屈曲波高的试样表现出较高的弯曲强度与较低的弯曲模量,受载方向上纱线屈曲程度较低的试样表现出较高的压缩强度和压缩模量。 展开更多
关键词 三维角联锁衬经织物 复合材料 纱线形态 力学性能
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三维角联锁织物的可模塑性能研究 被引量:2
8
作者 杨梦琪 陈晓钢 高强 《产业用纺织品》 北大核心 2020年第5期27-31,共5页
以160 tex芳纶长丝束为原料,选用三维角联锁结构,织造不同纬纱密度的常规贯穿角联锁织物和添加衬经的角联锁织物。采用可模塑因子对制备的三维角联锁织物的可模塑性能进行预测,并测试它们的变形深度,分析影响三维角联锁织物可模塑性能... 以160 tex芳纶长丝束为原料,选用三维角联锁结构,织造不同纬纱密度的常规贯穿角联锁织物和添加衬经的角联锁织物。采用可模塑因子对制备的三维角联锁织物的可模塑性能进行预测,并测试它们的变形深度,分析影响三维角联锁织物可模塑性能的因素。结果表明由于制备的三维角联锁织物的纬纱密度一般较大,所以其可模塑性能主要受纬纱密度的影响;随着纬纱密度的增加,三维角联锁织物的可模塑性能降低;相同纬纱密度的常规贯穿角联锁织物和带有衬经的角联锁织物,具有基本相同的可模塑性。考虑到强度及厚度,对增强复合材料来说,添加衬经是更好的选择。 展开更多
关键词 三维角联锁织物 纬纱密度 锁紧角 可模塑性能
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倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料的细观力学模型 被引量:2
9
作者 常岩军 矫桂琼 +1 位作者 王波 刘红霞 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期146-150,共5页
利用平均化方法提出了倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料弹性性能分析的三维细观力学模型,对材料的弹性性能进行了预测。这个力学模型考虑了倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料经向纤维束的弯曲和纬向纤维束的平直,纤维束的横截面形状尺... 利用平均化方法提出了倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料弹性性能分析的三维细观力学模型,对材料的弹性性能进行了预测。这个力学模型考虑了倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料经向纤维束的弯曲和纬向纤维束的平直,纤维束的横截面形状尺寸和相邻纤维束之间的孔洞以及材料制造过程中碳纤维性能下降对弹性性能的影响。基于层合板理论,提出两种单胞应变状态假设分别对材料的九个弹性常数进行了推导计算,结果表明两种方法理论的预测值非常接近。计算结果与实验值比较吻合,表明所提出的细观力学模型是合理的,可以为纺织陶瓷基复合材料的优化设计提供有价值的参考。 展开更多
关键词 孔洞 陶瓷基复合材料 倾斜内锁型三维机织 单胞模型
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织物细观结构参数对三维机织陶瓷基复合材料弹性性能的影响 被引量:1
10
作者 常岩军 矫桂琼 +1 位作者 管国阳 刘韡 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期614-619,共6页
提出倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料弹性性能预测模型,考虑材料实际的编织结构和相邻纤维束之间的孔隙,讨论织物细观结构参数对倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料弹性性能的影响。通过两个重要细观结构参数分析探讨不同结构参数对纤... 提出倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料弹性性能预测模型,考虑材料实际的编织结构和相邻纤维束之间的孔隙,讨论织物细观结构参数对倾斜内锁型三维机织陶瓷基复合材料弹性性能的影响。通过两个重要细观结构参数分析探讨不同结构参数对纤维体积含量和曲屈率的影响,并进一步给出纤维体积含量和曲屈率对弹性性能的变化关系。另外还对编织陶瓷基复合材料制造过程中材料的高温损伤进行初步分析。 展开更多
关键词 织物细观结构参数 弹性性能 倾斜内锁型三维机织 陶瓷基复合材料
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三维角联锁结构复合材料弹性性能的细观设计探讨 被引量:1
11
作者 杨彩云 田玲玲 刘雍 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期3-7,11,共6页
基于对三维角联锁结构复合材料真实细观结构的图像分析,建立了几何分析模型,在该模型中假设经纱的横截面呈矩形,纬纱的横截面呈凸透镜形,并运用刚度平均原理,推导出了以角联锁结构复合材料预制件的7个宏观设计参数和纤维、树脂的弹性性... 基于对三维角联锁结构复合材料真实细观结构的图像分析,建立了几何分析模型,在该模型中假设经纱的横截面呈矩形,纬纱的横截面呈凸透镜形,并运用刚度平均原理,推导出了以角联锁结构复合材料预制件的7个宏观设计参数和纤维、树脂的弹性性能指标为参数变量的弹性性能计算公式,在此基础上编制了能提供三种选择的计算机预测软件,即选择组织结构、力学模型和任意一个偏轴角,从而初步实现了角联锁结构复合材料弹性性能的细观设计。实验结果表明,依据本研究提出的几何分析模型并采用刚度平均理论预测的等效工程弹性常数与实际测得的值之间总体趋势相同,数据基本相符。 展开更多
关键词 三维角联锁结构 复合材料 弹性性能 细观设计
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三维角联锁结构复合材料等效弹性性能有限元分析 被引量:2
12
作者 杨彩云 刘海东 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期270-274,共5页
在复合材料承载时变形协调的前提下,采用CAD软件绘制三维织物单元体几何模型,然后导入结构分析有限元软件包,对工程中常用的带衬经三维角联锁结构复合材料的弹性性能进行分析,并将0°和90°方向弹性性能预测值及实验值与取向平... 在复合材料承载时变形协调的前提下,采用CAD软件绘制三维织物单元体几何模型,然后导入结构分析有限元软件包,对工程中常用的带衬经三维角联锁结构复合材料的弹性性能进行分析,并将0°和90°方向弹性性能预测值及实验值与取向平均法预测值进行比较。结果表明,采用的有限元方法所得预测值及实验值与取向平均法预测值之间具有很好的一致性。 展开更多
关键词 三维角联锁结构 复合材料 弹性性能 有限元法
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带衬纬的三维角联锁结构复合材料弹性性能分析 被引量:2
13
作者 田玲玲 杨彩云 刘雍 《天津工业大学学报》 CAS 2006年第1期7-10,共4页
基于对带衬纬的三维角联锁结构复合材料细观结构的观察,建立了全新的几何分析模型,并运用取向平均理论和组合力学分析模型,对各个模型不同方向的弹性模量进行了预测,与实际测量实验样本5个方向上的弹性模量相比较,表明模型的理论预测值... 基于对带衬纬的三维角联锁结构复合材料细观结构的观察,建立了全新的几何分析模型,并运用取向平均理论和组合力学分析模型,对各个模型不同方向的弹性模量进行了预测,与实际测量实验样本5个方向上的弹性模量相比较,表明模型的理论预测值与实测值之间总体趋势相同,其中组合模型的预测结果更接近实测值.文中还验证了带衬纬的三维角联锁结构复合材料的拉伸弹性模量具有明显的正交各向异性的特点. 展开更多
关键词 三维角联锁结构 复合材料 弹性性能
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三维角链锁机织物弹道侵彻性能实验研究 被引量:6
14
作者 侯仰青 赵莉 《纤维复合材料》 CAS 2010年第2期25-29,共5页
选用一种三维角链锁组织结构进行实弹侵彻测试,研究三维角链锁机织物的弹道侵彻性能。实弹测试时,由靶道两侧两对发光二极管测试弹体入射速度与剩余速度,并结合弹体和织物靶体几何结构参数计算三维角链锁机织物的弹道侵彻性能指标,从而... 选用一种三维角链锁组织结构进行实弹侵彻测试,研究三维角链锁机织物的弹道侵彻性能。实弹测试时,由靶道两侧两对发光二极管测试弹体入射速度与剩余速度,并结合弹体和织物靶体几何结构参数计算三维角链锁机织物的弹道侵彻性能指标,从而预测三维角链锁机织物的弹道侵彻性能。实弹测试后采用微距相机观察织物靶体实弹侵彻后的变形与破坏,从而揭示三维角链锁机织物的能量吸收机理。 展开更多
关键词 三维角链锁机织物 弹道侵彻 能量吸收机理
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三维角联锁机织复合材料有限元分析 被引量:4
15
作者 陈凡军 罗军 陈革 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期28-31,共4页
在理想假设条件下,分析了三维角联锁机织复合材料的细观几何结构.将建立的几何模型导入有限元软件ANSYS 13.0,通过布尔运算建立了具有复杂细观结构的三维角联锁机织复合材料的模型,并利用ANSYS 13.0对其弹性模量进行了预测.利用真空辅... 在理想假设条件下,分析了三维角联锁机织复合材料的细观几何结构.将建立的几何模型导入有限元软件ANSYS 13.0,通过布尔运算建立了具有复杂细观结构的三维角联锁机织复合材料的模型,并利用ANSYS 13.0对其弹性模量进行了预测.利用真空辅助树脂传递模塑成型技术获得试件,在试验机上对试件进行测试,测得试件弹性模量.将弹性模量预测值与试验值进行比较,验证了该有限元模型的正确性. 展开更多
关键词 三维角联锁机织复合材料 细观几何结构 有限元模型 弹性模量
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三维角联锁复合材料弯曲性能的热老化特征 被引量:1
16
作者 王明玲 曹淼 +1 位作者 顾伯洪 孙宝忠 《玻璃钢/复合材料》 CSCD 北大核心 2017年第6期80-84,共5页
研究了三维角联锁碳纤维复合材料未老化及90℃、110℃、180℃老化16 d的弯曲力学性能。对比三维角联锁复合材料弯曲-挠度曲线、破坏形态及SEM纤维特征,分析老化温度对复合材料弯曲性能的影响。通过环氧树脂DSC分析、红外光谱分析说明老... 研究了三维角联锁碳纤维复合材料未老化及90℃、110℃、180℃老化16 d的弯曲力学性能。对比三维角联锁复合材料弯曲-挠度曲线、破坏形态及SEM纤维特征,分析老化温度对复合材料弯曲性能的影响。通过环氧树脂DSC分析、红外光谱分析说明老化温度对树脂热学性质、后固化现象及分子结构变化的影响。结果表明:环氧树脂老化过程存在后固化和热降解两种竞争机制,90℃老化16 d的复合材料后固化作用突出,与未老化复合材料相比其弯曲强度增大;110℃老化16 d的复合材料热降解作用占优势,材料起始破坏弯曲强度略有下降;上述两者弯曲模量基本不变,而180℃老化16 d的复合材料热降解剧烈,树脂与纤维之间严重脱粘,材料弯曲强度明显下降,弯曲模量减小。 展开更多
关键词 高温老化 环氧树脂DSC与红外分析 三维角联锁复合材料 弯曲性能
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三维角链锁碳纤维机织物拉伸应变率效应和失效机理
17
作者 胡杭君 侯仰青 孙宝忠 《东华大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期720-725,共6页
三维角链锁碳纤维机织物准静态拉伸力学性能采用MTS 810型材料测试系统测试,而其在不同高应变率下的拉伸力学性能使用自行设计分离式霍普金森拉杆装置进行测试.通过比较不同应变率下的织物拉伸力学性能,分析应变率对三维结构织物拉伸性... 三维角链锁碳纤维机织物准静态拉伸力学性能采用MTS 810型材料测试系统测试,而其在不同高应变率下的拉伸力学性能使用自行设计分离式霍普金森拉杆装置进行测试.通过比较不同应变率下的织物拉伸力学性能,分析应变率对三维结构织物拉伸性能的影响.试验结果表明三维角链锁碳纤维织物是应变率敏感材料,其拉伸弹性模量和失效强度随应变率增加而减小,而断裂应变随着应变率增加而增加.三维角链锁碳纤维机织物拉伸力学性能的应变率效应可由应力波在织物特殊结构中传递来解释.此外,通过分析试验数据建立材料冲击拉伸力学参数与应变率之间的回归方程,结果表明拟合曲线与试验结果具有很好的一致性. 展开更多
关键词 三维角链锁碳纤维机织物 应变率效应 动态拉伸力学性能 应力波 回归方程
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