隨著復合材料在工程和生活中越來越廣泛地應用,為滿足其設計和使用的需求,對復合材料結(jié)構(gòu)和性能的研究提出了新的挑戰(zhàn)。界面作為復合材料中各組分材料最優(yōu)化組合的橋梁,在保證材料的耐用性和穩(wěn)定性中扮演著重要的角色。因此,界面的結(jié)構(gòu)研究與性能表征、應力傳遞機理以及優(yōu)化控制始終是復合材料界面領域中的熱點研究課題,也是復合材料制造中的關鍵。復合材料的界面力學作為一個歷久彌新的問題,雖然其重要性已經(jīng)被廣泛接受,對這方面的研究也有了很大的進展,但在細觀尺度上對界面的力學性能實驗表征、應力傳遞行為以及失效機理還沒有統(tǒng)一的認識。在微觀尺度上存在許多損傷機理,如纖維的脆性斷裂、基體的塑性屈服和破壞、纖維/基體之間的脫粘等。然而,通常很難從宏觀力學實驗中判斷出哪種損傷機理在宏觀試件破壞過程中起主導作用。這是因為復合材料在固化加工和測試過程中界面會出現(xiàn)剪切和拉伸等復雜的應力狀態(tài),而且界面的粘結(jié)破壞往往會被所伴隨的基體開裂、纖維斷裂等損傷所掩蓋。另外,在數(shù)值或理論方面,對同一界面實際問題使用不同的界面模型,即不同參界面模型的參數(shù),常常會獲得不同的機理,所得的預測結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)吻合的不好。因此,界面細觀力學的實驗表征方...

【文章頁數(shù)】：146 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 纖維增強聚合物復合材料的概述
        1.2.1 組分結(jié)構(gòu)
        1.2.2 界面相
    1.3 纖維增強聚合物復合材料的界面力學研究現(xiàn)狀
        1.3.1 細觀實驗表征
        1.3.2 細觀理論模型
        1.3.3 損傷模式
        1.3.4 影響界面性能及行為的因素
    1.4 本文的研究目的和內(nèi)容
        1.4.1 本文的研究目的
        1.4.2 本文的研究內(nèi)容
    1.5 本文的組織形式
第二章 微珠剝離實驗
    2.1 引言
    2.2 試樣制備
        2.2.1 原料
        2.2.2 單纖維復合材料試樣的制備
    2.3 影響實驗的因素
        2.3.1 微珠的幾何形狀
        2.3.2 纖維自由端長度
        2.3.3 刀片間隔距離
        2.3.4 測試溫度
        2.3.5 位移加載速率
    2.4 室溫下微珠剝離實驗
    2.5 結(jié)果與討論
    2.6 本章小結(jié)
第三章 尺寸效應對界面性能及行為的影響
    3.1 引言
    3.2 界面理論模型
    3.3 有限元模擬
    3.4 結(jié)果與討論
        3.4.1 微珠剝離實驗結(jié)果分析
        3.4.2 對界面剪切強度的影響
        3.4.3 對界面應力和損傷模式的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 溫度對界面性能及行為的影響
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 原料及試樣制備
        4.2.2 微珠剝離實驗
        4.2.3 隨溫度變化的材料參數(shù)
    4.3 考慮溫度效應的界面理論模型
    4.4 有限元模擬
        4.4.1 可控溫度下微珠剝離實驗的數(shù)值模擬
        4.4.2 不同溫度環(huán)境下的微珠界面法向應力數(shù)值模擬
    4.5 結(jié)果與討論
        4.5.1 不同溫度下的微珠剝離實驗結(jié)果
        4.5.2 界面力學模型的驗證
        4.5.3 受溫度影響的界面力學性能及行為
        4.5.4 參數(shù)化分析
        4.5.5 界面法向應力分析
    4.6 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
附錄1 第三章UEL程序
附錄2 第四章UEL程序
附錄3 加載速率對界面性能及行為的影響
參考文獻
作者簡介
攻讀博士期間主要研究成果



本文編號：3898833