非连续增强金属基复合材料的热残余应力

详细地论述了非连续增强金属基复合材料热残余应力的产生、松弛机理以及热残余应力对材料组织和性能的影响，并预测了今后的发展方向。指出增强体与基体的线膨胀系数之差、界面结合和温度变化是产生热残余应力的必要条件，非连续增强金属基复合材料的热残余应力的松弛将使得金属基复合材料基体内的位错密度增加，热残余应力使复合材料的拉伸强度降低。     

金属基复合材料的热残余应力研究进展

综述了金属基复合材料热残余应力的研究进展,分析了复合材料中热残余应力的产生条件及松弛行为;介绍了热残余应力的理论分析及测量方法;讨论了热残余应力对复合材料组织结构及性能的影响,并指出有待深入研究的问题。     

纤维增强金属基复合材料细观几何结构对宏观弹性性能的影响

基于复合材料宏、细观场量之间的联系，建立了一种纤维增强复合材料宏—细观力学模型。该模型建立起了宏观与细观应力、应变场量之间的联系，获得了宏观应力—应变关系，试验及理论计算表明，该模型能够较好地预测复合材料宏观弹性性能。利用该模型研究了纤维截面形状和排列方式对金属基复合材料宏观弹性性能的影响。     

高可靠度TC17基复合材料叶环破裂转速预测技术研究

为了建立安全可靠预测TC17基复合材料叶环破裂转速的方法,尽快实现其工程应用,开展了SiC连续纤维增强TC17基复合材料叶环结构破裂转速预测技术研究。测定了复合材料叶环成型过程所导致的TC17基体力学性能变化规律,仿真分析了由于热不匹配导致的热残余应力对复合材料叶环强度的影响。考虑复合材料试棒和叶环结构的差异,建立了基于复合材料试棒拉伸强度极限的高可靠度复合材料叶环破裂转速预估准则。完成了复合材料叶环强度试验件设计、制备和试验验证,并对试验件进行了断口分析。结果表明：复合材料叶环成型后,TC17基体合金本构模型将发生改变,其屈服和拉伸强度都有较大程度的下降,强度分析时应予以考虑。复合材料叶环成型工艺所导致的叶环热残余应力使得复合材料增强芯的同一半径处的周向应力沿轴向产生了梯度,其周向和径向最大应力均有明显降低,还导致叶环残余变形最大位置发生了变化。在旋转试验过程中,应变实测值与仿真结果相近。断口分析结果证明本文研究的复合材料叶环结构实际破裂模式为周向破裂,与所建立的仿真方法和评估准则预测的破裂模式一致,且破裂转速的预测精度较高,并保证了设计的安全性,可满足工程应用需求。     

纤维增强金属基复合材料及基在航空发动机上的应用

回顾了纤维复合材料，尤其是金属基复合材料的发展及应用情况，对金属基复合材料应用中涉及的一些问题进行了讨论。鉴于西方发达国家航空新材料研究以及在航空发动机上应用取得的巨大成功，和我国金属基复合材料的研制、应用落后的现状，呼吁在未来航空发动机发展规划中要加大对金属基复合材料及其应用的研究，重视建立适合金属基复合材料结构强度的寿命预测分析系统。     

金属基复合材料界面与内聚力模型的研究进展

首先对金属基复合材料的界面物相组成和检测、结合强度等方面的研究进展进行综述，基于传统断裂力学，对现有金属基复合材料界面相进行表征的内聚力模型进行分析，探讨了内聚力本构关系及参数获取方法，并对模拟仿真在金属基复合材料界面相中的应用进行了总结，提出了未来研究的重点和方向。     

复合材料层板固化全过程残余应变/应力的数值模拟

采用商业软件对带有铝板的复合材料层板固化全过程残余应变/应力进行数值模拟计算。在固化过程的模拟中,应用有限元法计算复合材料层板热-化学模型,有限差分法计算固化动力学模型,通过设置较小的时间步实现求解两个模型强耦合的关系。在残余应力数值模拟中,化学收缩引起的应变在每一计算步以初始应变施加在复合材料结构上。基于以上技术,对带有铝合金的复合材料层板固化全过程残余应变/应力演化进行数值模拟,并分析纤维方向和垂直纤维方向复合材料的残余应变/应力演化历程。通过与试验中层板曲率的比较,验证文中模型计算的准确性。     

纤维增强铝基复合材料热残余应力细观力学模型

从复合材料内部组分的细观力学关系入手 ,建立了基底 /涂层 /纤维三层力学模型。该核型能够分析有涂层的连续纤维增强金属基复合材料在温度和机械载荷同时变化下的应力应变关系 ,并可用于计算铝基复合材料的制造热残余应力状态。算例分析表明 :涂层的物理性能对复合材料的整体力学性能有很大影响。在涂层上 ,有些残余应力分量远高于基底和纤维处的状况。涂层的弹性模量不同 ,对材料的横向应力影响最大     

热固性树脂基复合材料固化变形研究进展

热固性树脂基复合材料结构在热压罐成型过程中,由于模具的约束作用,会导致工件内部残余应力的产生,进而引起工件回弹变形和翘曲变形.对影响残余应力和变形产生的各种因素进行了综述及分析,这些因素包括热膨胀、固化收缩、铺层方式、固化温度、模具热膨胀、气孔含量、热梯度分布、纤维含量梯度分布、降温速率、固化时间、纤维含量、模具表面处理、模具角半径和模具热传导性能.     

金属基复合材料的研究与发展

本文简述了金属基复合材料研究发展的概况，包括其体系、增强剂、复合工艺技术及界面等。介绍了我国金属基复合材料的基本体系及性能。提出了对金属基复合材料的市场背景和应有前景的看法。     

考虑基体开裂的陶瓷基复合材料应力-应变曲线模拟方法及验证

提出了蒙特卡罗方法模拟陶瓷基复合材料基体随机开裂过程,采用剪滞模型描述了复合材料出现损伤时细观应力场,并推导得到了考虑基体开裂时复合材料拉伸应力-应变曲线计算公式.开展了室温环境下C/SiC复合材料的单轴拉伸试验,并将理论预测应力-应变曲线与试验结果进行对比.同时,采用该方法对SiC/CAS,SiC/Si₃N₄复合材料应力-应变曲线进行了模拟,并与国外提供的相关试验数据进行比较,发现两者吻合得较好,从而证实了蒙特卡罗法可有效地模拟考虑基体随机开裂过程的陶瓷基复合材料应力-应变曲线.此外,还分析了Weibull模量、残余热应力和初始开裂应力对应力-应变曲线的影响.研究表明:Weibull模量越大,应力-应变曲线非线性越明显;热残余应力越大,应力-应变曲线偏转越早,非线性越明显;初始开裂应力与Weibull模量对应力-应变曲线影响规律相似.      

金属基复合材料力学性能研究进展

为了探明金属基复合材料的发展方向,并为其进一步研究提供理论依据,介绍了金属基复合材料静态拉伸及疲劳力学性能的研究现状,研究了其界面模型的发展情况。结果表明:金属基复合材料轴向拉伸载荷作用下的宏-细观统一本构模型发展已相当成熟,并已得到试验验证,但其在偏轴拉伸载荷和疲劳载荷作用下的本构模型仍需深入研究和验证。对金属基复合材料界面性能的研究已取得一定成果,但并未获得较准确的界面参数。     

国外工艺动态

编者按］金属基复合材料的连接对构件的重量、强度有直接影响，同时也影响构件的成本及应用。下面的几则信息集中报道了有关金属基复合材料的连接技术。金属基复合材料的连接金属基复合材料构件最理想的是近形成形，尽量避免连接。但是，金属基复合材料相互间及它与金属构...     

金属基复合材料中的残余应力测量

由于金属基复合材料中连续纤维和金属基体间的热膨胀系数存在很大差别,将复合材料从制造温度冷却至室溫时,会产生很大的残余应力。本文首先简短描述用于测量残余应力的X射线方法,然后给出并讨论所获得的残余应力结果。实验都是在铝、镁和钛金属基体复合材料上进行的。本文主要测量铝-石墨系统中的残余应力。应当注意,由于石墨纤维中强织构造成的困难,本文报道的残余应力只是基体相的。     

金属基复合材料残余应力测量的新方法

概述了Ｘ射线衍射和啊子衍射法在金属基复合材料残余应力时的不足，结合实例介绍了同步辐射Ｘ射线能量色散法和会聚束电子衍射法的测量原理和特点，最后对这两种方法进行了分析比较。     

金属基复合材料环的机械加工工艺探讨

新型材料金属基复合材料的机械加工目前在国内外都是一个重大课题。通过广泛查阅大量资料,本文对金属基复合材料的制备、及其性能特点作了简单的介绍,并对某型号精密环类零件的机械加工工艺设计思想及在实践中摸索的诸如加工刀具、设备和切削参数等进行了总结,希望能为今后的科研生产提供可借鉴的经验。     

基于高温树脂传递模塑工艺的碳纤维/聚酰亚胺复合材料连接环制备与验证

根据连接环的结构特点,结合复合材料的力学特性及成型工艺要求设计了一种隔热/承载一体的碳纤维增强聚酰亚胺复合材料连接环,采用高温树脂传递模塑成型（RTM）整体成型工艺制备了复合材料连接环样件。超声检测结果显示,连接环内部质量良好。常温静强试验结果表明,在150%使用载荷下,连接环能保持良好的结构完整性,其最大应变仅为-491.0 με,满足常温静强度设计要求。520℃严酷热载荷下的静热联合试验结果显示,连接环在118%使用载荷下发生根部连接螺钉断裂失效,连接环本体未出现明显残余变形和损伤,满足热强度设计要求。有限元分析结果显示,常温条件下复合材料连接环的应力危险点出现在孔边,破坏方式主要为孔边的挤压破坏和层间剪切失效,高温条件下复合材料连接环失效位置主要出现在其外侧隔热层及螺栓孔处,对结构承载能力影响较小。     

金属基颗粒复合材料喷射沉积工艺的研究

该工艺是使熔融合金在气流喷射作用下产生雾化,同时将增强颗粒喷入雾化液流中,共同沉积到衬底上,凝固形成金属基颗粒复合材料。对工艺过程及其主要影响因素进行了研究,对复合材料的微观结构进行了观察和分析,在增量凝固概念的基础上,对喷射沉积凝固过程特点进行了讨论。试验表明:采用该工艺制取金属基颗粒复合材料,能够克服传统方法的某些不足,增强颗粒在合金基体中呈弥散分布,无凝固偏析,界面接触紧密,未观察到明显的反应过渡层。     

SiC/TC4复合材料轴结构力学性能分析及试验验证

为了对连续纤维增强金属基SiC/TC4复合材料轴结构进行结构完整性研究,利用复合材料力学性能半经验公式、经典层合板理论与层合轴结构本构关系,建立与复合材料轴结构验证模型尺寸相同的有限元仿真计算模型,对连续纤维增强金属基复合材料轴结构在扭转载荷作用下的力学性能及响应进行预测与试验验证;并在验证的基础上对复合材料轴结构进行了力学性能进行了分析。结果表明:仿真计算结果与试验数值之间误差在5.7%以内,说明分析中使用的理论、方法与模型可靠;在复合材料轴结构总厚度4.5mm与铺层数不变的情况下,±45°交替铺层更有利于扭转刚度的提升,且复合材料层位于轴结构厚度的中间时,复合材料轴结构具有更高的结构效率。     

碳纳米管增强复合材料研究进展

介绍了碳纳米管的结构、性能等特点，综述了碳纳米管在金属基复合材料、聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料中的应用研究情况，并对今后碳纳米管复合材料的发展趋势进行了展望。