Mechanical behavior and properties of fiber reinforced ceramic matrix composites for high temperature use

Ceramics can keep their mechanical characteristics up to 2 000℃ or higher.In this paper,A model to predict ultimate strength of continuous fiber-reinforced brittle matrix composites is developed.A statistical theory for the strength of a uni-axially fiber-reinforced brittle matrix composite is presented.Also a semi-empirical frictional heating method for estimating in-situ interfacial shear in fiber-reinforced ceramic matrix composites was improved.Local uneven fiber packing variation as well as uneven micro-damage during fatigue can be expected to have effects on the composites:generation of frictional heating,thermal gradients,and residual stresses around local fiber breaks.This study examined those engineering interests by the finite element method.      

航空高强度碳纤维单向层合结构复合材料在切削过程中的各向异性行为研究

单向层合结构的高强度碳纤维增强树脂基复合材料已逐渐发展成为航空承力结构件的主要材料,相关的切削加工需求也越来越多。由于显著的各向异性,单向层合结构的碳纤维复合材料易在切削加工中形成缺陷,难切削加工性明显。采用直角自由切削试验的方法,得到了T700航空高强度碳纤维单向层合结构复合材料在不同纤维方向角下的切削力、切削比能、切削温度、切削加工表面。基于试验结果讨论了碳纤维单向层合材料在切削过程中力热行为的各向异性,得到了不同切削参数条件下的切削比能图谱以及碳纤维复合材料的切削热源和传导模型。通过扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)分析了典型切削加工表面的特征,得到了不同纤维方向下的表面形成规律。     

附加措施对海洋环境下混凝土箱梁的寿命影响

海洋环境下预应力混凝土箱梁,由于长期受到大气中氯盐的侵蚀作用,结构往往过早发生破坏,不能达到100年的耐久性设计要求。本文提出一系列技术措施:提高混凝土耐久性、增加保护层厚度、表面涂刷硅烷、采用不锈钢筋以及掺入阻锈剂,并基于可靠度理论,对各措施条件下预应力混凝土箱梁底板第一排主筋的锈蚀概率进行分析计算,然后进行分析比较,获得了预应力混凝土箱梁实现长寿命的可能技术途径及其效果,对实际工程设计具有直接的参考价值。     

整体壁板压弯成形等效计算模型

分析了筋条内弯型整体壁板压弯成形过程中蒙皮和筋条的弹塑性变形分布,鉴于内弯筋条发生塑性变形而蒙皮主要为弹性变形的特点,提出了一种将蒙皮部分简化为虚拟材料筋条的几何等效方法.推导了基于惯性矩的虚拟材料等效系数计算公式,给出了复杂网格筋条壁板等效模型建立过程和虚拟材料系数计算方法.进行了Ⅰ型单筋条和网格筋条壁板的有限元分析和压弯实验,对比分析了完整模型和等效模型的计算效率和精度,并用实验数据进行了验证,表明建立的压弯成形有限元等效模型精度可靠、效率数倍提高,为大型整体壁板压弯成形分析和工艺参数优化提供了基础.     

复合材料薄壁加筋抛物面天线仿真与优化

采用Patran/Nastran有限元软件对复合材料薄壁加筋抛物面天线进行了建模和仿真分析。重点分析了反射面铺层方式、加筋结构形式以及加强筋铺层对抛物面天线基频的影响。分析结果表明:采用[0/45/-45/90]s铺层形式的反射面基频最高;增加径向和环向筋可大幅提高天线基频,其中加筋结构采用[0/30/90/-30]s铺层可进一步提高天线基频。通过有限元分析确定了基频最佳的复合材料抛物面天线结构,为制备薄壁加筋抛物面天线提供了指导。     

飞机除冰液对高性能混凝土抗冻性的影响

采用快冻法测定了高性能混凝土(HPC)在水、浓度为3.5%的NaCl除冰盐和3.5%-25%的乙二醇和商品飞机除冰液中的抗冻性.结果表明,乙二醇对HPC的冻融破坏与飞机除冰液的浓度有非常密切的关系,3.5%乙二醇溶液和3.5%NaCl溶液均对HPC表现出较严重的表面剥蚀,而12.5%-25%乙二醇溶液则能够延缓HPC的冻融破坏.与乙二醇化学试剂相比,浓度为25%的以丙二醇为主要成分的商品飞机除冰液对HPC相对动弹性模量的劣化程度甚至超过3.5%NaCl除冰盐.在冻融条件下,飞机除冰液主要导致HPC的表面剥蚀破坏.     

陶瓷纤维梯度增强活塞的梯度方程研究

 功能梯度材料零件具有单质材料零件无法比拟的理化性能优势,然而由于材料分布复杂以及对功能梯度材料本身性能研究不充分,使性能分析存在很多困难。论文应用复合材料热性能理论,采用有限元分析软件ADINA,分析陶瓷纤维梯度增强活塞（材料梯度方程的参数不同）的温度分布和应力分布,结果表明陶瓷纤维梯度层可以明显改变活塞温度分布,缓和由于热膨胀系数不匹配,在陶瓷纤维增强层与活塞本体交界处产生的应力。根据计算结果拟合出温度峰值、整体应力峰值和层间应力峰值与方程系数之间的曲线,并加以验证。     

高性能混凝土的外加剂优化研究(英文)

运用不同减水剂和早强剂配制高性能混凝土(High performance concrete,HPC),测定其工作性、标准养护强度和蒸汽养护强度,研究了HPC的外加剂选用原则。结果表明,掺加聚缩酸系高效减水剂有利于HPC获得高工作性和高强度。硫酸钠早强剂将导致工作性不好,强度降低。对于蒸汽养护的HPC制品,应该优先采用硫酸钠含量低的萘系高效减水剂。因此,HPC外加剂的选择应该考虑养护条件的差异。     

Coupled Stress-Electricity Model for Electromagnetic Emission Induced by Concrete Fracture

Electromagnetic emission induced during concrete fracturing is of great significance to health monitoring of concrete structures.A coupled stress-electricity model is established by analyzing the interaction between stress and electricity during concrete fracturing.And based on this model,the electromagnetic radiation parameters are calculated.The theoretical calculation is well coincident with experimental results.This work provides theoretical support for concrete testing system.     

碳敷层光纤在碳纤维复合材料智能结构中的应用

在碳纤维复合材料结构的固化过程中,埋入其中的光纤将承受恶劣的环境,这将使光纤的光学性能发生变化,从而影响碳纤维智能复合材料结构中光纤传感系统的性能。文中对多种光纤进行了试验研究,在碳纤维复合材料固化过程中,发现普通敷层光纤的性能发生变化,而央敷层光纤的性能不会发生变化,并对这些现象的原因进行了初步讨论,从而为在碳纤维复合材料智能结构中光纤的选择提供了一定的依据。