纤维增强材料界面断裂力学问题研究

论文摘要

纤维增强材料被广泛地应用于工程领域,它的增韧问题引起了研究者的广泛关注。因而研究纤维增韧材料的增韧问题具有重要的理论意义和广阔的工程背景。本文正是基于以上目的做出了如下主要工作:首先利用弹性力学、断裂力学以及复合材料力学等方面的知识给出纤维增韧材料断裂研究的基本力学方程。然后利用高玉臣教授所建立的剪滞模型,采用断裂力学的方法,把脱粘过程做裂纹扩展处理,在考虑摩擦力作用的影响下,分析纤维增韧材料纤维与基体的初始脱粘过程,得出相应的脱粘准则。最后考虑纤维脱粘机理,研究界面完全脱粘、纤维初始拔出直至完全拔出的过程,得到纤维完全脱粘力及纤维拔出应力,并给出纤维桥联作用对纤维混凝土增韧的影响。本文的研究可以为纤维增强材料的设计和应用提供一定的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 复合材料力学的发展
• 1.2 纤维-水泥基体界面粘结性能研究的重要意义
• 1.3 纤维-水泥基体界面粘结性能国内外研究现状
• 1.4 影响纤维-水泥基体界面粘结性的因素
• 1.4.1 基体性能对界面粘结性能的影响
• 1.4.2 纤维特征对界面粘结性能的影响
• 1.5 界面粘结性能与宏观力学性能关系探讨
• 1.6 复合材料的结构和界面
• 1.6.1 复合材料的结构
• 1.6.2 界面模型
• 1.7 本文的主要内容
• 第2章 纤维增强材料断裂研究的基本方程
• 2.1 弹性力学基本方程
• 2.2 边界连续条件
• 2.3 纤维-基体的相互作用模型
• 2.4 断裂力学理论中的能量平衡法
• 2.5 能量平衡法在纤维复合材料脱胶问题中的应用
• 2.6 本章小结
• 第3章 纤维增强材料界面与基体的初始脱粘
• 3.1 纤维-基体界面脱粘
• 3.1.1 纤维区域内应力分析
• 3.1.2 纤维脱粘准则
• 3.1.3 两类纤维脱粘问题
• 3.2 纤维增强材料的断裂韧性
• 3.2.1 初始纤维脱粘和韧性贡献
• 3.2.2 弱纤维
• 3.2.3 强纤维
• 3.3 本章小结
• 第4章 纤维拔出和桥联
• 4.1 纤维从弹性体中的脱粘和拔出
• 4.1.1 单纤维拔出的物理过程
• 4.1.2 界面初始脱粘
• 4.1.3 界面部分脱粘和完全脱粘
• 4.1.4 纤维初始拔出和部分拔出
• 4.2 纤维桥联对纤维增韧材料的影响
• 4.2.1 建立模型
• 4.2.2 单纤维桥联
• 4.2.3 多纤维桥联
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢