C_C复合材料压缩破坏的应变率效应研究
碳纤维增强炭基复合材料力学性能与失效分析研究
碳纤维增强炭基复合材料力学性能与失效分析研究碳纤维增强炭基复合材料（CFCC）作为一种新型的轻质、高强、高温材料已经在航空、航天、航海、能源等行业得到了广泛应用。
然而，在实际生产过程中，CFCC的力学性能和失效问题也一直备受关注。
本文将从CFCC的力学性能和失效分析两个方面进行探讨。
力学性能分析：CFCC的力学性能是指其在承受外部力的作用下，能够承受的最大力和强度。
CFCC的力学性能主要取决于其基体材料和增强材料的类型、数量和组织形态以及加工工艺等因素。
首先，基体材料对CFCC力学性能的影响较大，常见的基体材料有碳化硅、碳化钨等。
基体材料的选择除了要具备较高的强度和韧性外，还应具备良好的导热性和抗氧化性能，以保证复合材料的高温稳定性。
其次，增强材料的类型、数量和组织形态也对CFCC的力学性能有着重要影响。
常用的增强材料有碳纤维、陶瓷颗粒等。
在选择增强材料时，应根据CFCC的使用环境和要求来进行选择。
此外，增强材料的组织形态也影响着复合材料的强度和韧性，如碳纤维长度、方向、层数等都会影响其力学性能。
最后，加工工艺也是影响CFCC力学性能的因素之一。
加工工艺的好坏直接影响着CFCC的组织和性能。
在生产过程中应关注温度、压力、制品形状等因素对CFCC性能的影响。
失效分析：CFCC的失效问题主要集中在强度不足和失效模式选择两个方面。
其中，强度不足是指CFCC承受外部力的能力不够；失效模式选择是指在复合材料受到外部载荷时，可能发生的各种失效模式，如断裂、剥离、疲劳等。
CFCC的强度不足问题主要是由于增强材料和基体材料之间的界面结合不够强造成的。
在生产过程中，应通过使用适当的固化剂、选择合适的生产工艺等措施来加强增强材料和基体材料之间的结合力，以提高CFCC的强度。
失效模式选择问题则需要综合考虑CFCC使用环境和受力方式等因素进行分析。
一般来说，CFCC的失效模式主要是断裂和剥离两种。
在选择失效模式时，应考虑增强材料和基体材料本身的性质，如强度和韧性等。
复合材料应变率效应特性的总结
一种碳纤维织物增强复合材料应变率相关的各向异性强度准则——蒋邦海,张若棋碳纤维织物增强树脂基复合材料
复合材料在三个主方向上的单轴压缩应力- 应变关系表达式
纤维增强复合材料层板高速冲击损伤数值模拟——古兴瑾，许希武
复合材料层板高速冲击过程中存在明显的应变率效应，需要考虑应变率对强度参数的影响，模型中认为复合材料单层板各方向上强度的应变率效应可以统一表示为
碳/环氧树脂复合材料应变率效应的实验研究——王正浩, 赵桂平, 马君峰, 张建新实验所用材料由单向炭纤维环氧树脂预浸料(T300 /Epoxy)(125 ℃固化体系)层合制成
两种铺层。
复合材料输电线杆应力-应变关系研究
ＡＢＳ ＡＣＴ： ＴＲ
Ｔ ｅ ａ ｅ ｔｄ ｅ ｔｅ ｍｐ ｌｅ ｅ ｓ ｅ ｏ ｄ ｈ ｐ ｐ ｒ ｓｕ ｉｓ ｈ ｉ ｕ ｓ ｔｎ ｉ ｌ ａ ｌ
填 充 料构成 的管 状线杆 体 。管状线 杆体 的截 面结构
ｍｅ ｈ ｎｉａ ｒ ｐ ｒｉ ｓｏ ＲＰ ｔ ￣ ｎ ３ ℃ ｂ ｈｅｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｃ ａ ｃ ｌ ｏ ｅ ｅ ｆ ｐ ｔ ＧＦ ａ Ｃａ ｄ＿ ０ ０ ｙｔ ｘ ｅ ｉ ｎ
复合材料低温环境应变率效应温度效应动态韧性引言高强度玻璃纤维复合材料近年来在电力工业部门的不少场合得到应用如国内外已广泛采用的一种复合材料线杆它是由玻璃布环氧层板和填充料构成的管状线杆体管状线杆体的截面结构为几何型多孔支撑结构管状线杆体有一定的壁厚在杆体壁内设有自下而上的螺旋状钢筋体壁内还自上而下地垂直设有钢筋这种复合材料线杆的优点在于重量轻可节约大量的木材抗拉伸强度抗压强度以及抗冲击强度和抗腐蚀强度均超过了木杆和水泥杆其使用寿命比木杆强借比水泥杆强借且其生产成本低具有一定社会效益和经济效益今年年初南方发生的冰雪灾害导致大范围输电杆塔倒塌和填充料构成的输电杆塔在低温尤其是在在三点弯曲加载下对纤维环氧层板的弯曲强度的温度相关性进行了研究在种温度和不同应变在实验中同时考虑了应变率和温度的偶合效应另外等分别从不同角度讨论和研究了玻璃纤维复合材料在不同温度下特别是在高温时的断裂机理及强度预测公式由这些研究可以看出不同温度下复合材料的力学行为是非常复杂的还需要针对复合材料在不同温度范围特别是在低温情况环境下对动态加载力学性能的测试进行研究采用自制的复合材料动态变温拉伸实验装置研究了玻璃布环低温环境下的冲击拉伸力学性能获得了在时材料的电网技本实验装置实验装置如图所示主要由料试验机数字记忆示波器动态应变仪恒温环境室环形低温介质容器低温测试计部分组成实验材料试件料是用平纹玻璃布做增强组分环氧树脂作为基体按经纬方向交叉铺设在一起经加压温度制成的层压板层试样含胶量重量比为实验方法由料试验机提供轴向拉力通过计算机加载速率控制曲线实现应变速率的控制低温环境控制方法采用干冰酒精块达到降温具体步骤如下进行实验时先将每个试件用小塑料袋密封放入箱冷藏室预冷以上恒温箱中的环形容器中放入块实验过程中每隔一段时间及时换上新鲜块实测表明恒温箱中温度可保持在进行实验时仍将每个试件用小塑料袋密封放入箱冷冻室调节温度到所需值预冷以上恒温箱中的环形容器中放入酒精再放入适量的干冰用低温测试计量测温度当达到时即可开始进行实验实测表明通过控制放入环形容器中干冰的数量可以达到调节温复合料实验要比金属料实验复杂影响因素很多其中试样设计是关键机械夹紧装置往往会出现试样过早断在夹具内带有端部加强片的试件因为加强片增加了试样的应力集中使破坏往往发生在靠近加强片的端头处为了保证试件在工作区段的形有效性并破坏我们采用哑铃形片状试样再结合粘贴加强片钻通孔并用销钉加载的方法这样试件端
复合材料受力破坏机理_概述说明以及解释
复合材料受力破坏机理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述复合材料是由两种或两种以上不同类型的材料组合而成，通过化学或物理方法加以处理，形成具有优异性能和特殊功能的新材料。
它在航空航天、汽车工业、建筑结构等领域中得到了广泛应用。
然而，在受力条件下，复合材料可能会遭受各种破坏，这对于深入理解其受力行为和优化设计具有重要意义。
1.2 研究背景复合材料因其轻质高强、耐腐蚀等优点，在各行各业都有着广泛的应用。
目前已经存在了大量针对复合材料制备、性能研究和设计优化等方面的研究工作。
然而，对于复合材料受力过程中破坏机理的探究还相对不足。
深入了解复合材料在不同受力状态下的破坏行为，可以为制定更科学有效的使用建议和改进设计提供支持。
1.3 目的和意义本文旨在综述与分析复合材料受力破坏机理。
具体目标包括：首先，概述复合材料的定义、分类和特性。
其次，分析受力方式与破坏形式之间的关系，探讨主要的受力破坏类型及其解析，并对影响受力破坏的因素进行分析。
然后，介绍常见的实验方法，并通过典型应用案例剖析，对实验结果进行分析与讨论。
最后，总结归纳出结论，并展望未来对复合材料受力破坏机理研究的发展方向。
通过本文的研究可以增强人们对复合材料受力行为的认识，在使用和设计过程中提供科学依据和指导，进一步推动复合材料领域的发展。
2. 复合材料组成及特性:2.1 复合材料的定义复合材料是由两个或更多种不同的材料组合而成的，以获得比其单独组成部分更好的性能。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料、层叠复合材料和颗粒增强复合材料等。
2.2 复合材料的分类根据主要组成部分和形式，复合材料可以分为以下几类：- 纤维增强复合材料: 这类复合材料由纤维素基体和增强纤维（如玻璃纤维、碳纤维、酚醛纤维等）组成。
其中，增强纤维起到增加强度和刚度的作用，而基体起到连接和保护纤维的作用。
- 层叠复合材料: 这类复合材料由多层不同性质、不同厚度或形状的片层堆积而成。
SiC_(p)2024Al复合材料高应变率热变形行为的新本构模型
中国机械工程CHINA MECHANICAL ENGINEERING第32卷第11期2021年6月Vol.32 No.1pp.346-1353SiCp/2024Al 复合材料高应变率热变形行为的新本构模型范依航战纯勇郝兆朋长春工业大学机电工程学院，长春,130012摘要：通过分离式霍普金森压杆(SHPB)动态压缩试验研究了体积分数为45%的铝基碳化硅颗粒增强复合材料(SiC p /2024Al)在大应变率和变形温度范围内的热变形行为，分析了热变形参数(变形温度和应变率)对流动应力的影响°研究发现：变形温度和应变率对复合材料的流变应力、抗压强度、弹性 模量、应变率敏感性有显著影响；抗压强度、弹性模量随变形温度的增大而减小，而抗压强度、弹性模量、 应变率敏感性随应变率的增大出现了拐点°根据试验结果,结合热力学和统计损伤力学理论，建立了描述S i C p / 2 0 2 4 A l 复合材料动态热变形行为的连续损伤本构模型，预测的流动应力与试验结果吻合较好,表明所建立的模型能够准确地描述SiC p /2024Al 复合材料动态热变形行为°关键词：SiCp/2024Al 复合材料;分离式霍普金森压杆(SHPB)；抗压强度;弹性模量;本构模型 中图分类号:TG501DOI ：10.3969/j.issn.1004132X.2021.n.011开放科学(资源服务)标识码(O SID )：A New Constitutive Model for Hot Deformation Behavior of SiC p /2024AlComposites under High Strain RateFAN Yihang ZHAN Chunyong HAO ZhaopengSchoolofMechatronicEngineering ,Changchun UniversityofTechnology ,Changchun ,130012Abstract ：Throughthedynamiccompressiontestsofthesplit Hopkinsonpressurebar (SHPB ), thethermaldeformationbehaviorofthealuminum-basedsiliconcarbideparticlereinforcedcomposite (SiC p/7074Al) with a volume fraction of 45 % in a large strain rate and deformation temperature rangewas studied. The influence of thermal deformation parameters (deformation temperature and strain rate )onflowstressisanalyzed.Itisfoundthatthedeformationtemperatureandstrainratehavesig- nificant effects on the flow stress , compressive strength , elastic modulus , and strain rate sensitivity ofthecomposites.Thecompressivestrengthandelasticmodulusdecreasewiththeincreaseofdeform- ationtemperature ,whilethecompressivestrength ,elasticmodulusandstrainratesensitivityshowan inflection point with the increase of strain rate. According to the experimental results , combined withthermodynamicsandstatisticaldamagemechanicstheory ,acontinuousdamageconstitutivemodelde- scribingthedynamicthermaldeformationbehaviorofSiC p /2024Alcompositeswasestablished.The predictedflowstressisingoodagreementwiththeexperimentalones ,indicatingthatthe modeles- tablished may accurately describe the dynamic thermal deformation behavior of SiC p / 7074Al compos ites.Key words ： SiC p /2024Al composite ；split Hopkinson pressure bar (SHPB )；compressivestrength ； elastic modulus ； constitutive model0引言高体积分数铝基碳化硅颗粒增强复合材料SiCp/2024Al 由于比强度高、比刚度高、导电导热性能好、密度小及抗磨损、耐腐蚀等综合物理性能而被广泛应用在汽车、航天、精密仪器、先进武器收稿日期：2020 05 15基金项目：国家自然科学基金联合基金重点项目(U19A20104)；吉林省自然科学基金(20200201064JC)-1346 -系统、电子封装以及体育用品等领域[12] °颗粒增强复合材料的最大体积分数可达70% ,当体积分 数在15%〜20%时,颗粒增强复合材料一般被用来制作主承载件，如直升机旋翼系统、波音777发 动机风扇出口导流片、F18战机液压制动器缸体；当体积分数为35%〜45%时，主要用于制作光学及精密仪器构件，如卫星太阳能反射镜、空间 激光反射镜；当体积分数为60%〜70%时，颗粒SiCp/2024Al复合材料高应变率热变形行为的新本构模型——范依航战纯勇郝兆朋增强复合材料主要用于制作电子封装及热控元件，如印刷电路板、飞行员头部显示器的电子系统J］。
不同应变率下混凝土力学性能的试验研究
不同应变率下混凝土力学性能的试验研究一、本文概述研究背景与意义：可以介绍混凝土作为重要的建筑结构材料，在现代工程建设中发挥着至关重要的作用。
指出混凝土结构在实际服役过程中往往承受着不同形式和速度的荷载作用，研究不同应变率下混凝土的力学性能对于确保结构安全和提高工程设计精度具有重要意义。
研究目的与内容：概述中应明确本研究旨在通过一系列试验，探究应变率变化对混凝土力学性能的影响，包括抗压强度、抗拉强度、弹性模量等指标的变化规律。
同时，分析不同应变率下混凝土的破坏形态和裂纹扩展特性，以期为混凝土结构的设计和施工提供科学依据。
研究方法与技术路线：简要介绍本研究所采用的主要试验设备、试验方法和测试技术，例如采用电液伺服万能试验机进行不同应变率下的压缩和拉伸试验，利用高速摄影技术捕捉裂纹扩展过程等。
同时，概述试验过程中的控制变量和测试流程，确保试验结果的准确性和可靠性。
文章结构：在概述中简要介绍文章的结构安排，例如首先介绍试验材料与方法，然后展示试验结果和分析，最后对结果进行讨论并提出结论和建议。
二、混凝土材料的基本力学性质混凝土作为一种广泛使用的建筑材料，其力学性质对于工程结构的稳定性和安全性至关重要。
本节主要探讨混凝土的基本力学性质，包括其弹性模量、抗压强度、抗拉强度以及应变率对其力学性能的影响。
混凝土的弹性模量是描述其弹性变形能力的关键参数。
它定义为应力与应变的比值，在应力应变曲线的线性阶段。
混凝土的弹性模量通常在2040 GPa之间，这一数值受多种因素影响，如混凝土的组成、水灰比、养护条件等。
弹性模量的大小直接关系到混凝土结构在受到荷载作用时的变形情况，是评估结构刚度的重要指标。
抗压强度是混凝土最基本和最重要的力学性质之一。
它指的是混凝土在轴向压力作用下达到的最大应力值。
混凝土的抗压强度通常在20100 MPa之间，其值受混凝土的配合比、养护条件、骨料类型等因素影响。
抗压强度是评估混凝土结构承载能力的关键参数。
纤维增强复材C_形圆台壳件固化变形的预测方法
纤维增强复材C 形圆台壳件固化变形的预测方法陶裕梅, 郑子君, 邵家儒*（重庆理工大学 机械工程学院, 重庆 400054）摘要：采用热压罐固化成形的纤维增强复合材料工件在脱模后通常与模具形状有一定出入，影响成型的精度和质量。
为研究曲面零件固化变形规律，将C 形圆台壳件的几何形状用母线长度、半高处半径、圆心角、半顶角、厚度5个参数表征，并基于虚功原理和小变形假设推导由于固化工艺中温度改变导致的形状变化公式。
结果表明：固化后此类工件的厚度减小，半高处半径缩小、圆心角增大、母线变短、顶角变小。
与有限元模拟正交实验对比，验证了公式的正确性；给出了基于path-dependent 本构关系的固化变形有限元模拟的简化实现方案，与文献相比可以减少80%的计算时间，且实现难度较低。
分别用本公式、热弹性有限元模型、path-dependent 有限元模型计算某小型固定翼飞机的机头罩固化变形，预测半跨长平均缩小量分别是8.1 mm 、7.6 mm 、6.1 mm ，均与实测值7.7 mm 基本吻合；计算结果可以解释该零件的装配变形现象。
关键词：复合材料；热压罐；固化变形；虚功原理；热应变doi ：10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000198中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2022)03-0070-10复合材料因其较高的比强度，在航空、车辆、船舶领域的应用越来越广泛。
热压罐工艺是纤维增强复合材料的一种常见成形工艺，温度、压力场均匀可控，可同时处理多个模具，具有成形质量好、效率高的优势。
纤维增强复合材料的固化是非常复杂的物理化学过程，由于材料化学收缩、热变形、模具坯料相互作用等因素，脱模后工件必定会产生和模具形状的偏差，即固化变形。
预估固化变形的趋势和大小，对优化工艺设计、提高制造质量有着重要的意义。
在实验研究方面，肖光明等在大量C 形和L 形工件的固化实验的基础上，建立了变形量的响应面[1]。
第2章 复合材料的结构形式与复合效应
36
(1)基体延伸率小于纤维延伸率
纵向拉伸强度只取决于纤维．即
2.5.1 纵向拉伸强度Xt
单层在承受纵向拉伸应力时，假定： ①纤维与基体之间没有滑移，具有相同 的拉伸应变； ②每根纤维具有相同的强度，且不计初 应力.
38
X t X ft f
但因基体的开裂是随机分布的，不大可能都出现 在同一个截面上，未开裂部分基体还能传递载荷。这 样预测单向复合材料纵向拉伸强度时可用下式
物理关系
Ⅱ G12 ,
12
f 12Gf , m12 m12Gm
Ⅱ 1
Ⅱ 2
27
于是
Ⅱ G12 Gf f Gm m
28
2.3.3 植村-山胁的经验公式
Ⅱ E1 EⅠ 1 E1 Ⅱ E2 (1 c) EⅠ 2 cE2 Ⅱ 1 (1 c)Ⅰ 1 1 c
当纤维体积含量太小时，复合材料的 破坏由基体控制，其纵向拉伸强度 Xt=Xmt(1-vf)
两条直线有一交点:
f min
Em Ef1 E X ft X mt X ft m Ef1 X mt X ft
vfmin称为纤维控制的最小体积含量
41
42
2.5.2 纵向压缩强度Xc
拉压型微屈曲引起破坏的纵向压缩强度
mf
2.4 单向连续纤维增强复合材料弹性常数的预测
v
1 mm
f
mv
m
Vv vV v m m
1 (
mf
mmf Nhomakorabea
)
m
复合材料中的空隙含量是复合材料质量控制参 数之一，对某些力学性能(如疲劳强度和耐腐蚀性能 等)有较大的影响. 要求复合材料孔隙率应小于2%， 一般控制为1％左右。
一种考虑应变率效应的结构非线性时程分析方法
余位移的存在， 构的平衡位 置会 发生变化。在地震 结 作用 下 的很 多 时刻 ， 结构 的基 底 剪 力 为零 。可 以近 似
认为 ， 当结构的基底剪力为零时 ， 结构处在平衡 位置。 本文将相邻 的平衡位置出现时刻之间的过程称为一个
分析中考虑应变率效应 的有效 方法 。 关键词 ：非线性 时程分 析 ； 应变率 ；／ 环 ； １４循 平均应变率
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ５ Ｕ ７ 文 献标 识 码 ：Ａ
Ａ ｎ ｉ ｅ ｒ ｔｍ ｅ ｈ ｓｏ ｙ ａ ｌ ｓｓ ｍ ｅ ｈｏ ｆ ｓｒ ｔ ｒ ｓ ｃ ｎ ｉ ｒｎｇ ｓｒ ｉ ａ ｅ ｅ ｅ ｔ ｎｏ ｌｎ ａ ｉ ・ ｉｔ ｒ ｎａ ｙ ｉ ｔ ｄ ｏ ｔ ｕｃ ｕ ｅ ｏ ｓｄｅ ｉ ｔ ａ ｎ ｒ ｔ ｆ ｃ ＷＡＮＧ ｎ ｒ ｉｇ ．Ｌ ｎ 一 Ｗｅ — ｎ ｕ ＩＨｏ ｇ
一
变率 下 的本 构 关 系 ， 用 平 均 应 变 率 下 的本 构 关 系 是 采 较 为合理 的 。 （ ） 根据控 制截 面一些 位 置 的平 均应 变率 对 整个 ３ 构件 的本 构 关 系进 行 修 正是 合 理 的 。在 地 震 作 用 下 ， 构件 的 非 线 性 变 形 集 中于 局 部 ， 他 部 位 保 持 弹 性 。 其 对 于处 于弹性 阶段 的部 位 ， 管 采 用 多 大 应 变 率 下 的 不 本构 关 系 ， 都不 会对 计算 得到 的结 构 响应 产 生 影 响 （ 在 不 同的应 变率 下 ， 以认 为 材 料 的弹 性 模 量 和 泊 松 比 可
（ ａｕｔ ｏ ｆ ｓ ｕｔｒ Ｅ ｇｎｅ ｎ ， ａａ ｎ ｅｓｙｏ ｅｈ ｏ ｇ ， ａａ １０ ４ Ｃ ｉａ Ｆｃｌ ｆ ｎ ａｔ ｃ ｅ ｎｉｅｒ ｇ Ｄ ｌ ｎＵ ｉ ｒ ｔ ｆ ｃｎｌ ｙ Ｄ ｌ ｎｌ６ ２ ， ｈｎ ） ｙ Ｉｒ ｒ ｕ ｉ ｉ ｖ ｉ Ｔ ｏ ｉ
改性 C／C 复合材料快速制备与抗烧蚀性能考核
改性 C／C 复合材料快速制备与抗烧蚀性能考核张虹;白宏德;白书欣;叶益聪;朱利安【摘要】采用液相浸渍法结合反应熔渗法快速制备改性 C ／C 复合材料，研究其微观组织及在氧乙炔焰和高频等离子体风洞环境中的烧蚀行为。
结果表明：改性 C ／C 复合材料主要含有 HfC，ZrC，TaC 等高熔点陶瓷改性相，其密度为3．83 g ／cm3，开孔率仅为4．71％。
氧乙炔焰烧蚀360 s 后，改性 C ／C 复合材料表面形成一层主要由 HfO2，ZrO2，Ta2 O5组成的致密氧化物层，材料的线烧蚀率为0．00518 mm／s。
使用高频等离子体风洞考核改性 C ／C 复合材料球头模型，在热流量3．5 MW／m2、驻点温度2293℃的条件下考核180 s 后，模型表面生成致密光滑的氧化物保护层，与基体结合牢固，模型形状及尺寸无明显改变，去掉氧化物后测得其线烧蚀率为0．00172 mm／s。
%The modified C /C composite was quickly prepared by the approach of liquid impregnation combined with reactive melt infiltration. The microstructure was studied and the ablation behavior exposed under oxyacetylene flame and high-frequency plasma wind tunnel atmosphere was assessed.Results show that many high melting point refractory compounds such as HfC,ZrC,TaC are introduced into the modified C /C composite, the density and open porosity of which are 3.83 g/cm3 and 4.71%,respectively.A compact oxide film generates upon the modified C /C composite after oxyacetylene flame ablated 360 s,which is mainly composed of HfO2 ,ZrO2 and Ta2 O5 .The linear ablation rate of modified C /C composite is 0.005 18 mm /s.The ablation resistance of modified C /C composite bulb model is assessed by high-frequency plasma wind tunnel,the heat flux is 3.53 MW/m2 ,thestagnation temperature is 2293 ℃,and the test duration is 180s.After ablation,a dense oxide protective layer forms on the surface of the model,the shape and the dimension of the model are changed insignificantly,and the linear ablation rate is 0.001 72 mm /s after removing the oxide layer.【期刊名称】《国防科技大学学报》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】6页(P20-25)【关键词】改性 C/C 复合材料;抗烧蚀;氧乙炔焰;高频等离子体风洞【作者】张虹;白宏德;白书欣;叶益聪;朱利安【作者单位】国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙 410073;国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙 410073;国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙 410073;国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙 410073;国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙 410073【正文语种】中文【中图分类】TB35高超声速飞行器在进行长时间超高声速飞行时，由于气动加热使得飞行器的鼻锥、前缘等部位温度高达2000 ℃以上，对部件材料的抗氧化烧蚀性能和力学性能提出了苛刻要求，要求构件在高温有氧环境下能够保持完整的气动外形，不出现显著烧蚀。
2D-C／SiC复合材料应变率相关的动态本构模型
行 了静 态 、 态 实 验 。 讨 了 该 材 料 在 ｌ ～ ２ ８ １。 的应 变 率 范 围 内 的层 向 压 缩 力 学 性 能 。实 验 结 果 动 探 Ｏ ． × ０Ｓ
表 明 ． 动 态 加 载 条 件 下 。【 Ｃ ｓＣ复合 材 料 的应 力应 变呈 非线 性 关 系 。随 着 应 变 率 的 提 高 ， 坏 强 度 提 高 、 在 ２） ／ ｊ － 破 失 效 应 变 减 小 。 性 模 量 增 加 。弹 性 模 量 与 对 数 应 变 率 基 本 呈 线 性 关 系 。提 出 了 一 个 含 有 与 应 变 率 相 关 的 损 弹 伤 变 量 的动 态 本 构 方 程 ， 方 程 与实 验 结 果 吻 合 较 好 。 该 关 键 词 ：固 体 力 学 ； 态 本 构模 型 ；ＨＰ 动 Ｓ Ｂ系 统 ； 陶瓷 基 复 合 材 料 ； 伤 变 量 损
动态载荷下C／C复合材料的压缩破坏行为
的应用 ¨ ， 研究者们 已对 Ｃ Ｃ复合材 料 的制备 ＿ 艺 ／ ［ 以及 力学 性能进 行 了卓 有成效 的研 究 工作 。当Ｃ Ｃ ／ 复合材料 用作为航 天飞 机 、 超音 速 飞机 以及 涡轮 叶 片的热屏 蔽材料 时 ， 构 材料 与 高 速物 体 之 间 的撞 结 击 是不可 避免 的 。鉴 于此 ， ／ Ｃ Ｃ复合 材 料 的动 态
袁 秦 鲁 李 玉龙 李 贺 军 郭领 军 李淑 萍 ， ， ， ，
（ ．西 北 Ｔ业 大 学 航 学 院 ， 西 西安 ７ ０ ７ １ 陕 １０２； ２ 西北 工 业 大学 材 料 科 学与 Ｔ 程 学 院 ， 两 西 安 ７ ０ ７ ） 陕 １０２
摘
要 ： 利用电子万能试验机以及 Ｓ ｌ ｏ ｋｎｏ ｏ ｒｓｉ ａ（ Ｈ Ｂ） ｐｉＨ ｐ ｉｓｎＣ ｍｐｅｓ ｅＢ ｒ Ｓ Ｐ 测试 了 ２ ／ ｔ ｖ Ｄ Ｃ Ｃ复合材料 在准静态 、
寸为 Ｄ０ １ ｍｍ ×１ ０ｍｍ。 南西 北 Ｔ 业 大 学 超 高温 复
收 稿 日期 ：０ ８０ －９ 修 回 日期 ：０ ８ —９ ２０ －６ ； ０ ２０ ￣８２ 基金 项 目 ： 家 自然 科 学 基金 重 大 计 划 项 目（０ ００ ６ 国 ９４５１）
通 讯作 者 ： 玉龙 ， 授 ， 导 ． ｅ： ８ － —８９ ８９， — ｉ：ｉｕｏ ｇ ｎ ｐ ｄ ．ｎ 李 教 博 Ｔ ｌ ＋ ６２ ８４ ４ ５ Ｅ ｍａ ｌ ｌｎ ＠ ｗ ｕ ｅｕ ｃ ９ ｌ ｙ
压 缩力学 特性对 于 Ｃ Ｃ复 合 材料 的设 计 是必 不 可 ／
复合 材料 的准静态 压缩实 验设备 为长春试 验机 研究 所生 产 的 Ｃ Ｓ ４ ０ Ｓ ４ ０ ０电子 万 能 试 验 机 ， 最 大 其
应变率效应 破坏机理-概述说明以及解释
应变率效应破坏机理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在应力学领域中，应变率效应是一个广泛研究的话题。
它指的是在物质受到外部应力作用时，其应变速率会随着时间的推移而发生变化的现象。
简单来说，就是物质的应变速率不是固定不变的，而是会随着时间的推移而改变。
应变率效应是由多种因素共同作用引起的。
其中包括材料的本构关系、温度、应力水平以及时间等因素。
这些因素的变化都会对物质的应变速率产生影响，从而导致应变率效应的出现。
研究人员发现，应变率效应在许多实际应用中都具有重要作用。
例如，在材料加工过程中，控制应变率可以影响材料的塑性变形行为和力学性能。
在工程设计中，了解材料的应变率效应对于预测材料的寿命和性能至关重要。
在地震学领域，应变率效应被广泛应用于地震波的研究和预测中。
本文旨在深入探讨应变率效应的破坏机理。
我们将基于材料科学和物理学的基础知识，对应变率效应的本质进行解析，揭示其背后的物理机制。
通过对破坏机理的深入研究，我们希望能够为实际应用中的材料设计和工程优化提供一定的指导和借鉴。
本文结构如下：首先，我们将对应变率效应进行详细介绍，包括其基本概念、定义和分类。
然后，我们将重点讨论应变率效应的破坏机理，包括应变速率和时间的关系、应变率效应与材料本构关系的关联等。
最后，我们将总结本文的主要内容，并展望应变率效应在未来的研究和应用中的发展前景。
希望通过本文的阐述，能够进一步增加对应变率效应研究的认识，为材料科学和工程技术的发展做出一定的贡献。
文章结构是指文章的组织方式和章节安排，它对于一个长文的阅读和理解起着重要的作用。
本文按照以下结构展开：1. 引言1.1 概述在本节，我们将简要介绍应变率效应和破坏机理的相关概念和背景，以帮助读者更好地理解本文的主题。
1.2 文章结构本文将按照以下章节来展开讨论应变率效应和破坏机理。
首先，我们将介绍应变率效应的定义、原理和影响因素，以帮助读者全面了解该概念。
接着，我们将探讨破坏机理的基本原理和主要类型，并讨论应变率效应对破坏机理的影响。
CFRP在不同应变率和温度下的力学性能试验研究
CFRP在不同应变率和温度下的力学性能试验研究黄靓;张怀安;肖岩;朱德举【摘要】In this work,carbon fiber reinforced plastic(CFRP)were fabricated using vacuum assisted resin infusion (VARI).Specimens were tested under four strain rates (25,50,100 and 200 s-1 )and six temperatures (-25,0,25,50,75 and 100 ℃)by means of a servo-hydraulic high rate testing system. The results show that tensile strength and toughness increase with the increasing strain rate under the same temperature (room temperature 25 ℃)except the toughness under 200 s-1 .At the same strain rate of 25 s-1 ,on the other hand,the tensile strength and toughness at the room temperature are higher than those under other temperatures.The failure patterns of CFRPs were nearly similar under four investigated strain rates,but different under six temperatures.Moreover,Weibull analysis was carried out to quantify the change of tensile strength under different conditions.%采用真空辅助树脂灌注成型工艺（VARI ）制备了CFRP ，利用MTS 液压伺服高速机对CFRP试件在4种应变率（25，50，100和200 s－1）和6种温度（－25，0，25，50，75和100℃）下进行测试。
考虑应变率效应的混凝土材料单轴压缩特性尺寸效应研究
理论研究THEORETICAL RESEARCH2021年第$期(总第375期)Number 1 in 2021(Total No.375)混 凝 土Concretedoh10.3969/j.issn.1002-3550.2021.01.015考虑应变率效应的混凝土材料 单轴压缩特性尺寸效应研究周宏宇1,麻全周1,赵晓花2,刘亚南1(1.北京工业大学建筑工程学院，100124； 2•中国建筑技术集团有限公司，北京100013)摘 要：为了研究尺寸效应和应变速率对混凝土力学性能和变形能力的影响，对3种尺寸(70、100、150 mm )228个混凝土立方体试块分4种应变速率下(10!5、10±10!3、10!2/s)，进行了试验研究。
试验结果 应变率下，混凝土峰值应力随着尺寸的增大，混凝土峰值应变随着尺寸增大而逐渐增大，并分析得出应变 率 大，峰值应变性变 应变 率 ，峰值应变凝 性和混凝土K尺寸下，混凝土峰值应力随着应变 率的增大 增大;混凝土 性模量随应变 率的增大 增大的 u 加 下,混凝土弹性模量变化 值不 的值，下的弹性 量大，不加载下 性 量的要求u性 分析， 混凝土性模量和应变速率的对数成 性增 关，对 者关 进行 $ 混凝土 性模量与应变速率的关 试验结果U关键词：混凝土；尺寸效应；应变 率性中图分类号：TU528.01文献标志码：A 文章编号：1002-3550(2021)01-0061-05Experimental study on dynamic rate relevance of concrete size effectZHOU Hongyu 1, MA Quanzhou 1 ,ZHAO Xiaohua 2,LIU Yanan 1(1.College of A rchitecture and Civil Engineering , Beijing University of Technology , Beijing 100124, China ；2.China Building Technique Group Co., Ltd., Beijing 100013, China)Abstract ： In order to study the influence of size effect and strain rate on mechanical properties and deformation capacity of concrete , 228 pieces of t hree different sizes of concrete cube specimens (70,100,150 mm),in four different strain rates (10-5,10-4,10-3,10-2/s) were studied.The results showed that at the same strain rate , the peak stress of concrete decreases with the increase of size , and the peak strain ofconcrete increases with the increase of size.It is concluded that the peak strain is determined by the elastic deformation of aggregate when the strain rate is large , and the peak strain is determined by the viscous flow of cement gel and the crack propagation of concrete when the strain rate is small.At the same size , the peak stress of concrete increases with the increase of strain rate , and the elastic modulus of con crete increases with the increase of strain rate.It is pointed out that the change amplitude of elastic modulus of concrete under dynamicloading is not a definite value.The elastic modulus under static loading is simply multiplied by an amplification or reduction factor , whichcan not satisfy the requirement of calculating elastic modulus under dynamic ing linear regression analysis , it is found that thelogarithm of dynamic elastic modulus and strain rate of concrete increases linearly.It is found that the relationship curve between elastic modulus and strain rate of concrete is in good agreement with the experimental results.Key words: concrete ； size effect ； strain rate ； dynamic characteristics0引言近年来，伴随着社会需求的不断增加，工程结构尺寸越来越大，如超高层建筑、跨海桥梁、大型地下空间结构等。
应变率效应对材料行为的影响研究
应变率效应对材料行为的影响研究材料科学是一门研究材料性质和行为的学科，而应变率效应则是其中一个重要的研究方向。
应变率是指物体在单位时间内发生的形变量，而应变率效应则是指材料在不同应变率下的性能变化情况。
这种效应对于材料的设计和应用具有重要的意义，因此引起了广泛的研究兴趣。
首先，应变率效应对材料的力学性能有着显著的影响。
在高应变率下，材料的力学性能通常会发生明显的变化。
以金属材料为例，当应变率增大时，材料的屈服强度和抗拉强度通常会增加，而塑性变形能力则会降低。
这是因为高应变率下材料内部的位错运动受到阻碍，导致材料变得更加脆性。
这种现象在高速碰撞和爆炸等极端条件下尤为明显，因此对于材料在极端环境下的应用，需要考虑应变率效应对力学性能的影响。
其次，应变率效应对材料的热学性能也有一定的影响。
在高应变率下，材料的热导率和热膨胀系数通常会发生变化。
这是因为高应变率下，材料的晶格结构受到破坏，导致热传导和热膨胀性能发生变化。
这种现象在材料的快速加热和冷却过程中尤为明显，对于高温工艺和热管理等领域具有重要的应用价值。
此外，应变率效应还对材料的电学性能产生影响。
在高应变率下，材料的电导率和介电常数通常会发生变化。
这是因为高应变率下，材料的电子结构和电荷传输受到扰动，导致电学性能发生变化。
这种现象在材料的高速电子器件和电磁波屏蔽等应用中具有重要意义。
此外，应变率效应还对材料的化学性能产生影响。
在高应变率下，材料的化学反应速率和化学稳定性通常会发生变化。
这是因为高应变率下，材料的表面和界面结构受到破坏，导致化学反应速率的增加或减少。
这种现象在材料的催化和腐蚀等领域具有重要的应用价值。
综上所述，应变率效应对材料行为的影响是一个复杂而重要的研究领域。
通过对应变率效应的深入研究，可以更好地理解材料的性能和行为，并为材料的设计和应用提供科学依据。
未来的研究可以进一步探索不同应变率下材料行为的变化机制，并开发出具有特殊性能的新型材料。
复合材料的复合效应
平行效应
➢其组成复合材料的各组分在复合材料中，
均保留本身的作用，即无制约也无补偿。
➢例如：增强体(纤维)＋基体界面很弱的复
合材料。
相补效应
➢组成复合材料的基体与增强体，在性能上能
互补，从而提高了综合性能，则显示出相补 效应。
➢对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复
Mc 代表复合材料的模量,ξ取决于增强材料特征。
二、单向复合材料强度的预测
I L
Vf f
Vm m
(4)面内剪切弹性模量
G
I LT
f12 m12 12
f m
b 12
f V f b f 12
m Vmb m12
12
12
GLT
,
f12
f12
Gf
,
m12
m12
Gm
1 GI
LT
Vf Gf
Vm Gm
或
GI
GmGf
LT VmGf Vf Gm
2、 并联模型的弹性常数
的复合材料
材料的拉伸强度高出30％～40
％，而且湿态强度保留率也明显提高。
➢这种强结合的界面同时却导致了复合材料冲击性
能的降低。在金属基、陶瓷基增强复合材料中，
过强的界面结合不一定是最适宜的。
相乘效应
➢两种具有转换效应的材料复合在一起，即可
发生相乘效应。这样的组合可以非常广泛， 已被用于设计功能复合材料。
共振效应
➢ 两个相邻的材料在一定条件下，会产生机械
的或电、磁的共振。
➢由不同材料组分组成的复合材料其固有频率
不同于原组分的固有频率，当复合材料中某 一部位的结构发生变化时，复合材料的固有 频率也会发生改变。利用这种效应，可以根 据外来的工作频率，改变复合材料固有频率 而避免材料在工作时引起的破坏。
爆炸荷载及RC结构爆炸效应述评
, 民用建筑的爆炸威胁已不仅
仅是天然气、 燃油和化工产品。 爆炸瞬间释放的巨大能量可导致建筑物的严重 破坏甚至倒塌, 在造成巨大的经济损失的同时 , 还会
收稿日期 : 2007 05 08 作者简介 : 孙文彬 ( 1969 - ) , 男 , 江苏泗 阳人 , 副 教授 , 硕 士 , 江 苏省 高校省级优秀青年骨干教师 , 主要从事混凝土结构、 钢 - 混凝土组合 结构的教学、 研究与设计工作。 基金项目 : 江苏省政府留学奖学金资助项目 E - m a i: l sunwb1969 @ 163 . com
图 1 爆炸波压力 Fig . 1
时程曲线
筑结构的爆炸影响也非常显著。一些文献给出了建 议的计算过程和计算方法, 但较为全面系统并且给 出方便图表的主要有文献 [ 11] , [ 12], 还可以借助
[ 4]
B last wave p ressure t i m e h istory
1. 3 峰值压力 P so 20 世纪 50 年代 , B rode 就基于半球形爆炸波 假设和比例距离提出了计算 P so的经验公式 : P so = 0 67Z
1 /3
( 1)
R 为目标距爆炸点的实际距离 ( m ) ; W 为爆
2008 N o 6
孙文彬 : 爆炸荷载及 RC 结构爆炸效应述评
39
炸物的 TNT 当量质量 ( kg) 。基于半球形爆炸波假 设的比例法则在爆炸与爆炸物 TNT 当量之间建立 了直接关系 , 比例距离越大 , 风险越小。可以看出 : R 不变, W 越大 , Z 越小 , 破坏风险越高; W 不变 , 风 险将随 R 增大而降低。所以, 一些政府建筑和军事 设施通过设置障碍来增加距离以防范爆炸风险。 1. 2 爆炸波的压力 的典型的爆炸波压力 时程曲线 时程曲线。在爆炸形成的时 图 1 是在观测空气爆炸波物理特性基础上得出 间 tA 后到达目标 , 随后目标点的压力突然上升到峰 值压力 P so, 经过时间 td 衰减到环境压强 P 0, td 称为 正脉冲持续时间或衰减时间; 之后, 由于空气回流形 成部分真空 , 压力继续衰减到低于环境压强的 P , 经过 td + t , 回复到环境压强 P 0, t 称为负脉冲时 间。
中南大学复合材料考试习题
复合材料习题第一章一、判断题：判断以下各论点的正误。
1、复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。
（⨯）2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。
（⨯）3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。
（⨯）4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。
（⨯）5、复合材料具有可设计性。
（√）6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。
（√）7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。
（⨯）8、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。
（√）二、选择题：从A、B、C、D中选择出正确的答案。
1、金属基复合材料通常（B、D）A、以重金属作基体。
B、延性比金属差。
C、弹性模量比基体低。
D、较基体具有更高的高温强度。
2、目前，大多数聚合物基复合材料的使用温度为（B）A、低于100℃。
B、低于200℃。
C、低于300℃。
D、低于400℃。
3、金属基复合材料的使用温度范围为（B）A、低于300℃。
B、在350-1100℃之间。
C、低于800℃。
D、高于1000℃。
4、混杂复合材料（B、D）A、仅指两种以上增强材料组成的复合材料。
B、是具有混杂纤维或颗粒增强的复合材料。
C、总被认为是两向编织的复合材料。
D、通常为多层复合材料。
5、玻璃钢是（B）A、玻璃纤维增强Al基复合材料。
B、玻璃纤维增强塑料。
C、碳纤维增强塑料。
D、氧化铝纤维增强塑料。
6、功能复合材料（A、C、D）A、是指由功能体和基体组成的复合材料。
B、包括各种力学性能的复合材料。
C、包括各种电学性能的复合材料。
D、包括各种声学性能的复合材料。
7、材料的比模量和比强度越高（A）A、制作同一零件时自重越小、刚度越大。
B、制作同一零件时自重越大、刚度越大。
C、制作同一零件时自重越小、刚度越小。
D、制作同一零件时自重越大、刚度越小。
三、简述增强材料（增强体、功能体）在复合材料中所起的作用，并举例说明。
填充：廉价、颗粒状填料，降低成本。
例：PVC中添加碳酸钙粉末。
增强：纤维状或片状增强体，提高复合材料的力学性能和热性能。
压缩应变回复应变计算公式
压缩应变回复应变计算公式引言。
在工程力学和材料力学中，压缩应变和回复应变是两个重要的概念。
压缩应变是指材料在受到外力作用下发生的变形，而回复应变则是指材料在去除外力后所发生的恢复变形。
这两个概念在材料的性能评价和工程设计中都具有重要的意义。
本文将介绍压缩应变和回复应变的计算公式，并探讨它们在工程实践中的应用。
压缩应变的计算公式。
在材料受到外力作用时，会发生压缩应变。
压缩应变可以用以下公式进行计算：ε = ΔL / L。
其中，ε表示压缩应变，ΔL表示材料在受力下的长度变化，L表示材料原始的长度。
这个公式表明了压缩应变与材料的长度变化之间的关系。
当材料受到外力作用时，其长度会发生变化，而压缩应变则是描述这种变化的量化指标。
回复应变的计算公式。
当外力去除后，材料会发生一定程度的恢复变形，这种变形称为回复应变。
回复应变可以用以下公式进行计算：ε_r = ΔL_r / L。
其中，ε_r表示回复应变，ΔL_r表示材料在去除外力后的长度变化，L表示材料原始的长度。
这个公式表明了回复应变与材料的长度变化之间的关系。
与压缩应变类似，回复应变也是描述材料恢复变形的量化指标。
压缩应变和回复应变的关系。
压缩应变和回复应变之间存在着一定的关系。
一般来说，材料的回复应变会随着压缩应变的增加而增加。
这是因为在受到外力作用时，材料会发生变形，而去除外力后，材料会尽可能地恢复到原始状态，这就导致了回复应变的产生。
因此，压缩应变和回复应变之间的关系可以用以下公式表示：ε_r = f(ε)。
其中，f(ε)表示回复应变与压缩应变之间的函数关系。
这个函数关系可以通过实验数据进行拟合，从而得到一个描述压缩应变和回复应变之间关系的数学模型。
应用实例。
压缩应变和回复应变的计算公式在工程实践中具有广泛的应用。
例如，在材料的性能评价中，可以通过对材料进行拉伸试验或压缩试验，从而得到材料的压缩应变和回复应变数据。
这些数据可以用来评估材料的弹性模量、屈服强度等性能指标，从而为工程设计提供参考依据。