期刊,复合材料学报 2022年卷12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

晶须泊松比计算及晶须增强陶瓷复合材料硬度预报

陈飞闫柯洪军朱永生...

5996-6003页

查看更多>>摘要：晶须在强化陶瓷材料强度和韧性的同时能显著提高材料硬度,在解决陶瓷硬度不足上具有突出优势.针对目前实验法研究晶须增强陶瓷材料中存在组分设计盲目性大、试样制备耗时费力等问题,以β-Si3N4晶须(β-Si3N4w)增强Si3N4陶瓷为对象,提出了一种计算晶须泊松比的双向随机建模方法,并基于密度泛函理论(DFT)框架下平面超软赝势法和广义梯度近似(GGA)中的Perdew-Wang 91(PW91)函数,对β-Si3N4超晶胞泊松比进行了计算.以此为基础,提出了运用德劳内(Delaunay)三角剖分法和伪随机函数法建立β-Si3N4w增强Si3N4陶瓷微观结构模型的方法,对模型硬度进行了预报并对β-Si3N4w增硬机制进行了探讨.结果表明,β-Si3N4w泊松比约为0.27.β-Si3N4w增强Si3N4陶瓷硬度预报值与相关实验测试值存在较好一致性,这表明了晶须泊松比计算模型和晶须强韧陶瓷微观结构建模法的有效性.在β-Si3N4w含量为3wt％时,硬度达到最大值22.80 GPa.应力分析表明β-Si3N4w各向分布性分散了应力集中作用区并依靠β-Si3N4w高强度特性承载了大量应力的作用,这是硬度提高的主要原因.

关键词：

晶须陶瓷泊松比第一性原理硬度

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金刚石(100)-(111)面微沉积钨/铜复合材料制备与性能

王长瑞李宏钊田威胡俊山...

6004-6016页

查看更多>>摘要：金刚石/铜复合材料具有密度低、热导率高及热膨胀系数(CTE)可调等优点,与核心芯片具有良好的热匹配性能,在高热流密度电子封装领域具有广泛的应用前景.然而,金刚石与铜界面润湿性差,限制了其应用.为了改善金刚石与铜之间的润湿性,采用真空微沉积技术在金刚石表面沉积钨膜,并结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了金刚石/铜复合材料.研究了金刚石(100)和(111)面钨镀层的形成、结构、复合材料断口形貌、致密性(RD)及导热性能(TC).结果表明:在1050℃高温下,当沉积时间为60 min时,镀层表面较均匀、光滑、致密性高,且金刚石(100)面镀层的形成优先于(111)面.镀层外延生长在金刚石表面,生成了WC-W2C-W的梯度结构.复合材料的断裂由金刚石颗粒与铜基体的脱黏及铜基体的韧性断裂组成,界面结合紧密.在沉积工艺为1050℃且50 min时,镀钨金刚石颗粒镀层厚度为331.46 nm,制备的金刚石/铜复合材料致密度与导热率最高,分别为99.71％和459 W/(m·K).

关键词：

金刚石/铜复合材料润湿性微沉积法钨膜放电等离子体烧结热导率

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异质层状钛合金增材构件微观组织与力学性能

郭顺徐俊强杨东青顾介仁...

6017-6027页

查看更多>>摘要：采用双丝等离子实现了TC4与TA2交替沉积的异质层状钛合金构件的增材制造,构件具有良好的沉积形貌及力学性能.采用了OM、SEM、背散射电子衍射技术(EBSD)、XRD等方法对构件进行了微观组织表征,并结合显微硬度和压缩性能测试了其力学性能.研究结果表明:TA2和TC4区域主要组织分别是由片层α相和α+β的网篮组织/集束组织组成.各区域晶粒沿着热流反方向凝固生长,TC4区域与TA2区域的晶界特征和晶体取向具有相似规律,但由于异质材料相生长差异,层与层之间β相晶粒生长方向发生改变,TC4区域的原始β相会沿着已沉积TA2区域晶粒某一择优取向生长,进而限制了β相连续生长为粗大柱状晶.层状结构中TC4区域的硬度明显高于TA2区域,并沿着沉积方向硬度呈现增加的趋势.增材构件沿着不同方向具有接近的抗压强度,近2.0 GPa,但是TC4和TA2交替形成的层状特殊结构,其沿着沉积方向具有高的断裂应变(0.33),沿着扫描方向具有高的屈服强度(1133 MPa).

关键词：

异质钛合金层状材料增材制造微观组织力学性能

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激光-磨削复合加工2.5维C/SiC复合材料凹槽

王健陈冰徐虎焦浩文...

6028-6041页

查看更多>>摘要：针对2.5维碳纤维增强碳化硅陶瓷基(C/SiC)复合材料凹槽在激光加工后存在一定的烧蚀氧化层、侧壁倾斜、底面不平坦和磨削加工后易出现破碎、纤维断裂、刀具磨损、形状精度低、效率低等问题,提出激光-磨削复合加工的方法.为探索激光-磨削复合加工2.5维C/SiC复合材料凹槽的可行性,进行了激光加工、磨削加工和激光-磨削复合加工凹槽的对比实验.研究表明:激光加工后的凹槽侧壁倾斜约23°,底面和侧壁表面质量均较差,但加工效率高;磨削加工后的凹槽表面质量得到一定提升,但是由于砂轮磨损剧烈,使磨削后的凹槽形状精度极差,且加工效率较低;而激光-磨削复合加工后的凹槽侧壁倾斜度被去除,砂轮磨损大幅降低,表面质量显著提升,凹槽表面粗糙度比磨削后的表面粗糙度提高了1.27～1.96倍,加工时间约为磨削加工的0.3倍.因此,激光-磨削复合加工不仅能克服激光加工和磨削加工的缺点,还能发挥激光加工效率高和磨削加工精度高的特点,同时兼顾了2.5维C/SiC复合材料凹槽加工的质量和效率.该研究结果可为2.5维C/SiC复合材料凹槽的高效、精密、低损伤加工提供理论支持.

关键词：

C/SiC复合材料激光-磨削复合加工侧壁倾斜表面质量砂轮磨损

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变角度缠绕成型复合材料传动轴的扭转特性及其失效机制

余木火施涵余许多戚亮亮...

6042-6053页

查看更多>>摘要：基于非测地线缠绕和纤维滑移理论,提出采用非测地线缠绕成型一体化复合材料传动轴.设计了多组不同比例纤维变角度过渡区复合材料传动轴,并利用有限元分析和扭转实验深入研究了传动轴的扭转性能及其失效机制.结果表明,含有的变角度过渡区比例越大,传动轴扭转性能越好,过渡区从20％提高到80％,传动轴的失效载荷提高111％,峰值载荷提高90.7％.随着过渡区占比的提高,屈曲形变导致的损伤失效得到有效缓解,损伤扩展角度降低了54.5％.结合有限元仿真和扭转实验分析可知,过渡区纤维角度的增加抑制了屈曲形变,减少了分层损伤带来的界面上力学传导失效,提高了轴管承载能力.

关键词：

复合材料传动轴非测地线缠绕扭转性能有限元分析失效机制

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不同应力状态下TiB2/Al复合材料的断裂行为:失效判据校准与评价

王瑞丰郭伟国刘兰亭袁康博...

6054-6064页

查看更多>>摘要：复杂应力状态下韧性材料的变形和断裂行为与单轴加载通常具有很大差别,因此近年来失效判据的发展及其在仿真领域的应用得到广泛关注,分析不同失效判据模型在较宽应力状态范围内的适用性差异,并选择合适的模型对于精准地预测工程材料断裂行为至关重要.为了探究原位自生TiB2/Al复合材料的断裂行为,在不同应力状态(应力三轴度−0.82～1.03,Lode角参数−1～1)下进行了系统的断裂试验和微观分析,结果表明该材料的断裂行为和微观机制与应力状态密切相关;除了应力三轴度外,失效判据模型中应该进一步考虑Lode角参数影响以更精确预测宽应力状态下的断裂行为.基于系统的试验结果,对5种典型的失效判据模型参数进行标定,并详细对比和评价了这些模型在宽应力状态范围内对断裂行为的预测能力.结果表明,全面考虑应力三轴度、Lode角参数和截断值的失效判据模型能够更准确地描述复合材料在复杂应力状态下的断裂行为.

关键词：

铝基复合材料应力状态断裂行为失效判据应力三轴度Lode角参数

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碳纤维增强树脂复合材料预紧力齿连接试验

高一峰张冬冬赵启林李飞...

6065-6077页

查看更多>>摘要：为探明桥梁用碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)预紧力齿连接破坏模式和承载性能,以预紧力(23 MPa、34.6 MPa、53 MPa、64.5 MPa)、齿深(0.5 mm、1 mm、2 mm)、齿长(8 mm、16 mm、24 mm)和齿数(1道齿、3道齿和6道齿)为变化参数,进行了共计68个预紧力齿连接接头拉伸试验.根据荷载-位移曲线、应变及破坏模式的测试结果,分析了各参数变化对复合材料预紧力齿连接接头力学性能的影响.研究结果表明:CFRP预紧力齿连接接头存在4种破坏模式−剪切破坏、压溃破坏、纵向劈裂和纤维拉断;接头荷载-位移曲线有两种特征,荷载在达到极值后突然下降及荷载在达到极值后缓慢下降,前者接头发生剪切或纤维拉断破坏,后者接头发生压溃或劈裂破坏;预紧力多齿接头荷载分配不均匀,发生压溃破坏的接头比发生剪切破坏的接头内力分配更均匀,不管接头发生压溃破坏还是剪切破坏,第一道齿承担的载荷分配比最大,齿数越多,接头的最大载荷分配比越小,当预紧力超过53 MPa时,预紧力变化对接头破坏时第一道齿的影响不明显;当预紧力、齿深和齿长分别小于53 MPa、2 mm和16 mm时,接头连接强度分别随预紧力、齿深和齿长的增加而增加,当预紧力和齿长分别超过53 MPa和16 mm时,接头连接强度变化不大,在6齿范围内,接头连接强度随齿数的增加而增加.

关键词：

桥梁工程预紧力齿连接试验承载性能碳纤维增强树脂复合材料

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CFRP-铝合金单搭接胶接接头疲劳寿命和失效模式

邹田春巨乐章符记刘志浩...

6078-6087页

查看更多>>摘要：在室温下制备碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-铝合金单搭接胶接试样.利用电子万能试验机和电液伺服疲劳试验机进行准静态拉伸和拉-拉疲劳试验,基于疲劳试验结果和双参数威布尔分布方法,采用多种函数模型对接头应力-寿命(S-N)曲线进行拟合.同时,利用三维数字图像相关技术(3D digital image correlation,3D-DIC)和SEM等设备,获得接头应变分布云图和失效形貌,揭示CFRP-铝合金胶接接头在循环载荷下的破坏机制.结果表明,幂函数对CFRP-铝合金单搭接胶接接头S-N曲线拟合度最高,相关系数R2为0.987,且接头疲劳寿命随着载荷水平的降低逐渐提高,变异系数逐渐增大.载荷水平为25％和35％失效载荷时,CFRP-铝合金单搭接接头破坏模式主要为胶层内聚破坏和铝合金-胶层界面破坏,且随着载荷水平的升高内聚破坏面积逐渐增加,载荷水平达到75％失效载荷时,CFRP-铝合金单搭接接头只发生胶层内聚破坏.在载荷水平为25％失效载荷下,接头由于内部温度上升主要发生韧性断裂,且随载荷水平上升至75％失效载荷时,接头由于受到较大拉应力逐渐向脆性断裂转变.

关键词：

复合材料异质材料胶接疲劳寿命应变分布失效形貌

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复合材料帽型加筋板等效弯曲刚度

吴菁胡明勇章向明杨少红...

6088-6095页

查看更多>>摘要：复合材料船体结构主要由纵向或横向加筋板架构成,复合材料加筋板设计可以近似处理成正交异性板,需要定量计算复合材料加筋板的等效刚度.利用卡氏定理推导了复合材料帽型加筋层合板的纵向和横向弯曲刚度,给出了等效层合板弯曲刚度的解析表达式.通过复合材料帽型加筋层合板纵向和横向三点弯曲试验实测梁的跨中挠度并与等效弯曲刚度对应的解析解比较;用ABAQUS有限元软件计算三点弯曲纵向和横向复合材料帽型加筋梁和四边简支复合材料帽型加筋板中心点的挠度并与等效弯曲刚度对应的解析解比较.结果表明:解析解与数值计算及试验结果对比,吻合较好,验证了等效弯曲刚度解析表达式的正确性,且具有较好的计算精度,可作为复合材料帽型加筋板设计的计算依据.

关键词：

复合材料船体帽型加筋板等效弯曲刚度解析解弯曲试验

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Al-碳纤维增强聚丙烯混合帽型梁的热模压成形特性及三点弯曲特性

王振朱国华

6096-6108页

查看更多>>摘要：金属-复合材料混合结构在热模压成形中将不可避免地出现材料破裂、回弹、分层、厚度减薄及起皱等缺陷,同时织物增强复合材料在热模压过程受到压边力的约束还会发生纤维剪切变形,上述工艺缺陷和纤维剪切变形行为都将对后续的结构性能造成显著影响.然而,混合结构在成形过程中的缺陷无法直接观测,成形后采用机械切割方法探究成形缺陷可能造成材料二次损伤.更重要的是,切割后的试件无法继续开展后续的结构性能测试,导致成形性能与结构性能分析孤立开展,大大增加了产品失效的风险.本文针对铝合金(Al)-碳纤维增强聚丙烯(Carbon fiber reinforced polypropylene,CF/PP)混合帽型梁的热模压成形特性及三点弯曲特性进行了实验研究.利用X射线扫描断层(X-ray computed tomography,X-ray CT)无损检测技术从纤维夹角变化、厚度变化、分层和回弹变形4个方面探究了混合结构的成形性特性,进一步又通过静态三点弯曲实验探究了成形后混合帽型结构的抗弯曲性能.结果表明,Al-CF/PP在热模压过程中受到压边力的限制,CF/PP的纤维夹角将从初始的正交构型变换为非正交构型;厚度增加和厚度减薄的现象都有发生;圆角过渡区域分层现象十分明显;结构整体无明显的回弹变形;弯曲实验中混合结构发生了显著的塑性变形,实验结束时Al和CF/PP均出现了明显的断裂失效.

关键词：

金属-复合材料混合帽型梁成形性能CT无损检测三点弯曲热模压

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