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基于细观力学方法的脆性基体短纤维复合材料性能预报

周阵阵

   现代科技高速发展的今天,无论从宏观还是微观的角度看,可以说界面问题已变得无处不在,它已是科研和工程人员必须逾越的技术难关之一。一方面在宏观范围内,各类结构及材料的结合部,如薄膜涂层材料的涂层界面、金属/陶瓷结合界面。异种金属结合界面、功能器件与承载构件的结合界面。复合材料层合板的层间等,对材料或结构整体的力学行为乃至其功能性能有着十分重要甚至是支配性的影响;另一方面在细观范围内,纤维与基体材料等的界面、颗粒增强体与基体的界面等力学行为,对先进材料的性能设计与开发及其结构寿命的精确评价等,具有举足轻重的意义。 界面结合状态是影响材料使用的重要方面,是整个体系的薄弱处。因此,提高材料的力学性能,往往从改善界面结合状态着手,采用提高填料相与基体相之间的相容性和结合力。全面而确切的表征界面是了解界面性质并进而控制和改善复合材料的最重要基础之一。 本文首先以Mullitef/M124F金属基复合材料和钢纤维混凝土复合材料为例,重点阐述了两种复合材料的热膨胀性能,在详细综述国内外复合材料的概况应用以及复合材料界面研究进展的基础的上,归纳总结了国内外各种复合材料热膨胀模型的研究以及进展。 其次,本论文是基于复合材料细观力学以及复合材料的复合理论的方法,提出了本论文的热膨胀理论模型。通过对大量的文献收集整理,利用复合材料细观力学分析归纳总结的方法,对复合材料界面层的性能表征和几何尺度表征,得出界面厚度与复合材料短纤维直径之比的平均值。 再次,本论文首先用挤压铸造方法制备莫来石短纤维铝基复合材料,采用扫描电子显微镜等现代材料分析测试的方法,对莫来石的微观结构进行了一定的阐明,并利用热膨胀仪对试样进行了热膨胀性能测试,给论文打下了坚实的实验验证基础。本论文还用了对钢纤维混凝土复合材料的热膨胀模型进行了预测,查阅资料,得出需要的数据,进行整理计算得出理论结果。 最后,在前期大量的工作与研究的基础上,使用预测公式,最后的结论得出,Mullitef/M124F与钢纤维混凝土复合材料的热膨胀的预测值与实验值吻合得比较好,验证了本文提出的复合材料热膨胀模型的正确性,从而在一定程度上,简化了计算复合材料热膨胀的复杂性。 为了增加本文的理论的广泛性,还对双相钢的强度模型进行了预测,并加以验证。……   
[关键词]:细观力学;界面;Mullite_f/M124F;钢纤维混凝土;热膨胀
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:安徽工程大学2010年