期刊,复合材料学报 2022年卷10期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

复合材料学报

主　　编：益小苏

出版周期：双月刊

国际刊号：1000-3851

电　　话：010-82316907（7099）

邮政编码：100191

地　　址：北京海淀区学院路37号

复合材料学报/Journal Acta Materiae Compositae SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI

查看更多>>《复合材料学报》为北京航空航天大学和中国复合材料学会主办的学术性科技期刊（双月刊，～180页/期）。本刊主要刊载我国复合材料基础研究和应用研究方面具有创造性、高水平和具有重要意义的最新研究成果的论文。刊载范围:纤维或颗粒增强聚合物基、金属基、陶瓷基等复合材料（包括：结构、功能、生物医用、电子、建筑等复合材料）的制备、性能、设计等，以促进国内外复合材料研究领域的学术交流及先进复合材料的推广应用。　《复合材料学报》是美国工程索引《Ei》的核心检索收录刊，同时也是美国化学文摘《CA》、苏联《文摘杂志》、美国应用力学评论《Appl.Mech.Rev.》、剑桥科学文摘（工程类）《CSA2》、国际航宇文摘《IAA》、美国金属文摘《Metal Abstracts》等国际检索系统用刊。在中文数据库中，复合材料学报是《中国期刊网全文收录数据库》和《万方数据库》的收录期刊，并入选为500种“中国科技期刊精品数据库”期刊。经过复合材料领域专家、作者及编辑部的共同努力，学报的出版时滞不断缩短(从投稿到刊出在12个月内)，影响因子逐年提高，据中国科技信息研究所最新统计(2005年)，复合材料学报2004年度影响因子为0.818。

正式出版

收录年代

TaC对Ti(C0.7N0.3)基金属陶瓷的物相、显微结构和力学性能的影响

劳振勇郭伟明罗展鹏谭大旺...

4927-4934页

查看更多>>摘要：为了制备高硬度高韧性的Ti(C0.7N0.3)基金属陶瓷,采用1600℃真空无压烧结制备了含TaC的Ti(C0.7N0.3)-WC-Mo2C-VC-AlN-Ni/Co系金属陶瓷,研究了不同TaC含量(0wt％、5wt％、10wt％、15wt％)对金属陶瓷的物相、显微结构、力学性能的影响.结果表明,随着TaC含量增加,Ti(C0.7N0.3)(200)主峰逐渐向低角度偏移,环形相的厚度逐渐增大,金属陶瓷的维氏硬度和断裂韧性均先增大后减小.当TaC含量为10wt％时,核芯相细化,尺寸离散度最小,环形相发育更完整且均匀,金属陶瓷获得最高的维氏硬度和断裂韧性,分别为(17.79±0.15)GPa和(10.20±0.39)MPa·m1/2.

关键词：

Ti(C0.7N0.3)基金属陶瓷TaC物相显微结构力学性能

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混杂纤维增强环氧树脂复合材料高速冲击损伤行为

曹俊超孙建波曹勇张晨旭...

4935-4948页

查看更多>>摘要：开展了混杂纤维自动铺丝环氧树脂复合材料层合板高速冲击失效行为的研究.首先,测试了纯碳纤维增强环氧树脂层合板和纯芳纶纤维增强环氧树脂层合板的准静态力学性能,以获得其力学性能参数;然后,以芳纶纤维质量分数为基准,开展了不同混杂比层合板的钛合金弹体高速冲击试验,探究混杂比对混杂纤维增强环氧树脂复合材料抗冲击性能的影响;接着,建立了混杂纤维增强环氧树脂复合材料层合板的高速冲击有限元模型,基于Murakami-Ohno损伤演化理论建立了复合材料层合板的渐进损伤本构模型,并引入应变率效应系数以考虑应变率的影响,采用损伤变量和单元畸变协同控制单元删除.开展了不同混杂比层合板的高速冲击模拟,分别得到了相应的临界穿透速度.高速冲击试验结果表明,临界穿透速度随着混杂比的增加呈现逐渐增加的趋势,具有正混杂效应.通过与相应的准静态及高速冲击试验结果对比,该模型能够比较准确的预测混杂纤维增强环氧树脂复合材料层合板的准静态力学响应和高速冲击响应,临界穿透速度结果相差在4.5％以内.

关键词：

混杂纤维复合材料高速冲击有限元模型渐进损伤本构临界穿透速度

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爆炸载荷下机织物的动态响应与失效行为

解江高斌元甄婷婷姜超...

4949-4960页

查看更多>>摘要：为探究爆炸载荷下纤维织物的动态响应与失效行为,对3种平纹纤维织物进行了准静态及高应变率拉伸试验,获取了织物的力学性能参数,建立了织物材料的本构模型.采用任意欧拉-拉格朗日算法(ALE)算法,建立了织物爆炸冲击数值分析模型,研究了爆炸载荷下纤维织物的动态响应过程和失效模式,并与试验结果进行了对比,验证了模型的有效性,得到了织物的变形峰值与比例距离之间的关系以及混杂层叠织物中各织物的吸能量.结果表明,3种织物表现出不同程度的应变率敏感性,芳纶和超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)纤维织物的失效应变和极限强度都随应变率的增加而增大,应变率效应明显,碳纤维织物的极限强度略有增加,应变率效应不明显.数值分析得到了与试验相同的织物失效模式:中心破孔和简支边界撕裂.在所研究工况范围内,织物的变形峰值与比例距离成反比例关系,且变形峰值超过39 mm时背爆面织物会发生失效;UHMWPE纤维织物层的比吸能达到24.7 J/g,分别是芳纶织物和碳纤织物的4.3倍和8.5倍.

关键词：

纤维织物爆炸冲击数值分析动态响应失效行为

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含富树脂缺陷碳纤维/环氧树脂复合材料拉伸性能及失效机制

葛立立俞鸣明方琳刘雪强...

4961-4971页

查看更多>>摘要：对含有因局部纤维断裂形成的富树脂缺陷的碳纤维/环氧树脂复合材料拉伸性能进行研究,分析缺陷位置与试样拉伸性能的对应关系发现:当富树脂缺陷大小相同位置不同,拉伸强度从高到低分别是:缺陷位于试样1/3处,缺陷位于试样几何中心时,缺陷位于试样1/2处的边缘时.当缺陷位于同一位置时,拉伸强度随缺陷尺寸的增大而降低.通过计算机断层扫描技术(CT)检测缺陷实际尺寸位置,采用有限元仿真技术建立含缺陷的碳纤维/环氧树脂复合材料拉伸强度性能预测模型,预测结果与实验值的误差小于10％,说明了该有限元模型的可靠性,并结合模拟结果分析复合材料的失效机制.

关键词：

有限元仿真碳纤维/环氧树脂复合材料富树脂缺陷失效机制拉伸强度

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不同骨料体积分数下混凝土增韧机制及细观断裂模拟

陈燕伟冯吉利朱天宇李凤晨...

4972-4987页

查看更多>>摘要：研究了不同骨料体积分数下的混凝土增韧机制,建立了Ⅱ型断裂韧度KIIC的细观力学模型.对含有4种骨料体积分数(19vol％、25vol％、31vol％、37vol％)的混凝土试件,分别进行了楔入劈拉试验和无切口试件的Ⅱ型断裂试验,并利用内聚力模型及点阵法对相关Ⅱ型断裂试验开展了细观模拟.结果表明:随着骨料体积分数的增加,混凝土I型断裂韧度KIC和Ⅱ型断裂韧度KIIC均明显提高,KIIC/KIC逐渐增大且与骨料体积分数之间存在对数函数关系;骨料的圈闭-桥联对混凝土增韧起着主导作用,其增韧效应远大于裂纹路径偏转或裂尖屏蔽引起的;给出了Ⅱ型断裂韧度KIIC和骨料体积分数Va之间的细观力学关系,其预测值和试验值的符合性较好;混凝土Ⅱ型断裂细观模拟的力学响应、断裂形态和试验结果表现出良好的一致性;内聚力单元的标量刚度退化(Scalar stiffness degradation,SDEG)值的变化,可用来表征混凝土在细观水平上的损伤演化,且对宏观断裂响应的预测有着重要作用.

关键词：

骨料体积分数增韧机制断裂韧度内聚力单元损伤演化细观力学模型

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自润滑织物复合材料力学预测及实验验证

张容方琳梁磊任慕苏...

4988-4996页

查看更多>>摘要：利用有限元模型对自润滑织物复合材料的拉伸强度进行预测,得到了复合材料的磨损率预测模型.采用TexGen建立了自润滑织物复合材料的单胞有限元模型,利用ABAQUS对复合材料的拉伸进行了有限元模拟,最后通过实验验证了复合材料的拉伸强度.结果表明,复合材料经向模拟值与实验值差异率为6.71％,纬向差异率为5.51％,从而说明复合材料有限元模型具有较高的可靠性.从拉伸应力云图可得复合材料的拉伸强度由拉伸方向的纤维的弹性模量决定.在此基础上对自润滑织物复合材料的磨损率及摩擦磨损机制分析,建立复合材料的拉伸强度与磨损率之间的映射关系,预测模型得到的磨损率预测值与实验结果的平均差异率为8.43％,表明体积磨损率预测模型的可靠性.

关键词：

自润滑织物复合材料有限元模型拉伸强度磨损率

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考虑物理老化效应的树脂基复合材料长时黏弹性变形实验测试与建模分析

杨江艳马小飞王辉尚福林...

4997-5007页

查看更多>>摘要：为充分掌握碳纤维增强环氧树脂基(CF/EP)复合材料的短时和长时变形特性,对一类碳纤维/环氧层合试样开展了蠕变试验研究.试验采用恒温、恒定载荷拉伸加载方式,获得了其在不同试验温度(25℃和50℃)、不同拉伸载荷水平(20％、30％和40％的拉伸极限强度值)下的应变变化规律.试验结果表明:该类材料的变形行为表现出显著的黏弹性特征,并且兼具蠕变温度效应与物理老化效应.加载初期的较短时间内,拉伸应变随时间逐渐增大,呈现出明显的蠕变变形第一、第二阶段特征;当加载时间超过其物理老化特征时间之后,在加载的大部分时间段内,这种与时间有关的变形则开始逐渐减小,呈现出清晰的物理老化特征.为了合理表征这种特殊的黏弹性变形行为,进一步构建了包含蠕变温度效应与物理老化效应的线性黏弹性理论模型.提出了可描述该复合材料黏弹性变形的本构关系,并给出了Prony级数近似解法,进而编写了相应的有限元材料子程序UMAT.仿真结果表明,所构建的理论模型能够合理地描述该类复合材料的黏弹性变形.

关键词：

CF/EP黏弹性蠕变物理老化本构模型

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考虑层间界面导电行为和电阻损耗的碳纤维增强树脂基复合材料结构电磁场扩散与衰减特性

徐笑娟罗进陈兆权冯德仁...

5008-5019页

查看更多>>摘要：为满足碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)损伤涡流检测的应用需求,采用数值仿真和实验结合的方法对CFRP结构的电磁场扩散与衰减特性进行了研究.根据CFRP的结构特点,建立均质各向异性三维电磁场有限元模型,研究了层间界面的两种不同导电行为对CFRP板中涡流分布的影响,比较了界面不同导电行为下板中电磁场衰减特性及其与激励频率的关系.结果表明:界面电学行为对多向板涡流影响显著,不仅改变电流分布形式,还使电流强度降低,但单向板中涡流几乎不受界面导电行为的影响,其分布形式具有单一性;在界面不同导电行为下,单向板中电磁场衰减特性与频率无关,且电流衰减很快,多向板的电磁场衰减特性则与频率变化成正比,其电流衰减较为缓慢.通过电磁场能量守恒定律,分析了电阻损耗是影响单向板电流衰减的主导因素.最后,采用涡流检测实验半定量地验证了数值仿真结果和物理现象.

关键词：

涡流检测碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)电磁场衰减层间界面电阻损耗

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铝合金/碳纤维混合前纵梁的轴向冲击吸能特性

王振朱国华吴永强宋凯...

5020-5031页

查看更多>>摘要：为了揭示铝(Al)/碳纤维增强复合材料(CFRP)混合纵梁的吸能机制并提高其抗冲击性能,首先开展了空铝梁及内嵌碳纤维层合板的Al/CFRP混合纵梁动态轴向冲击实验,实验结果表明,相比于单一铝梁,Al/CFRP混合前纵梁的能量吸收We和比吸能Ws分别提高46.1％和17.5％.接着,采用MAT54材料模型,在LS-DYNA商用有限元软件中建立相应的有限元模型(FEM),并通过实验数据验证了模型的准确性,揭示了混合结构的能量提升机制及碳板的损伤模式,结果表明混合梁中铝梁和碳板的能量吸收分别比单一铝梁和碳板提高了30.7％和43.4％,混合梁的耗散能比单一组分的摩擦吸能之和提高了217.8％;利用理论模型预测了混合纵梁中铝梁、交互效应及整体的平均压溃反力Pc,预测结果与仿真结果及实验结果均吻合较好.最后用有限元手段研究了铝梁壁厚、碳板厚度及碳板铺层角度对Al/CFRP混合结构的耐撞性影响,发现混合梁的能量吸收和峰值载荷随着铝梁厚度及碳板厚度的增加而提高.

关键词：

铝合金/碳纤维混合前纵梁吸能机制理论分析轻量化有限元

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复合材料压力容器金属内胆自紧后的屈曲可靠性分析

薛姝楠张国朱海洋王磊...

5032-5040页

查看更多>>摘要：建立了一种针对复合材料压力容器金属内胆自紧后的局部屈曲可靠性分析方法.基于凹陷对内胆界面压力和残余弯矩影响的解析模型,结合有限元数值仿真分析方法,进行了金属内胆局部屈曲分析;基于蒙特卡洛算法,建立了分别针对复合材料压力容器内胆和缠绕层设计变量的抽样方法;采用径向基函数(Radial basic function,RBF)代理模型替代了内胆屈曲计算的有限元分析模型,建立了自紧后压力容器金属内胆局部屈曲可靠性问题的快速分析方法.以30 L柱形纤维缠绕复合材料铝合金内胆压力容器为例,分析了内胆设计参数与缠绕层设计参数不确定性对内胆屈曲可靠性的影响.结果表明:在计算范围内内胆屈曲概率与自紧压力正相关;内胆厚度的随机性对压力容器内胆屈曲概率的影响随自紧压力增加呈近似直线增加;单独考虑内胆半径、缠绕层厚度及缠绕层模量,屈曲概率随自紧压力变化趋势为一条增速先缓再快再变为平缓的递增曲线.

关键词：

复合材料压力容器金属内胆蒙特卡洛屈曲分析可靠性分析

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