基于飞秒激光的SEVNB法对陶瓷基复合材料断裂韧性评价的研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woshizzh1713
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
基于飞秒激光的SEVNB法(单边V切口梁法)已被证实能快速、准确评价陶瓷材料的断裂韧性,但对于结构复杂、多样、非均匀的陶瓷基复合材料,该方法罕见有研究和应用。目前,陶瓷基复合材料断裂韧性测试的常用方法依然是SENB法,但由于切口钝化效应,该法测得的断裂韧性值可能较真实值偏大。为了研究在陶瓷基复合材料领域,基于飞秒激光的SEVNB法是否优于SENB法(单边切口梁法),本文分别从微观尺度、中观尺度和宏观尺度复合的陶瓷基复合材料中选取典型材料进行研究,具体包括晶须增韧陶瓷基复合材料、三维连续纤维增韧陶瓷基复合材料和延性夹层层压陶瓷复合材料。三维连续纤维增韧陶瓷基复合材料的研究:实验所用材料为PIP法(前驱体浸渍裂解法)制备的Cf/Si C,其中预制体为3K平纹布叠层缝合制备,包括含界面相的Cf/Si C(Y-Cf/Si C)和不含界面相的Cf/Si C(N-Cf/Si C)。为研究切口尖端半径的影响,实验采用飞秒激光和金刚石刀片制备了切口尖端半径不同的多组Y-Cf/Si C和N-Cf/Si C样品,结果发现——切口尖端半径对这两种Cf/Si C的断裂韧性测试值的影响都很小,SENB即可较准确测得该类材料的断裂韧性;此外,测试值表现出较大的离散性,分析认为是样品中的本征缺陷与纤维分布情况不同导致的。进一步地,实验研究了V切口深度、切口总深度和试验机加载速率对上述材料断裂韧性测试值的影响,结果发现——V切口深度的增加对两种Cf/Si C断裂韧性测试值的影响都较小;随着a/W的增大,Y-Cf/Si C的断裂韧性测试值总体呈先升后降的趋势,a/W在0.28~0.66时测得的断裂韧性值较为准确;试验机加载速率为0.05~5 mm/min时,对两种Cf/Si C的断裂韧性测试值的影响较小。晶须增韧陶瓷基复合材料的研究:实验采用热压法制备了晶须含量不同的多种Si Cw/Al2O3样品。为研究切口尖端半径的影响,实验以晶须含量为20 vol%的Si Cw/Al2O3为研究对象,采用飞秒激光、剃须刀片和金刚石刀片制备了切口尖端半径不同的多组Si Cw/Al2O3样品,结果发现——断裂韧性测试值随切口尖端半径的增大而增大。对激光加工速率的研究表明——采用加工功率100 m W、加工速率100μm/s的飞秒激光制得的V切口足够尖锐,断裂韧性测试值准确可靠。对不同晶须含量Si Cw/Al2O3的断裂韧性的研究发现——随着Si Cw含量的增加,基于飞秒激光的SEVNB法的测试值在晶须含量为5 vol%~40 vol%时相差不大,这可能是因为随着晶须含量的增加,晶须团聚现象加剧,各增韧机制与缺陷导致性能恶化的影响几乎相抵;而SENB法的测试值随晶须含量呈先增后减趋势,在晶须含量为20 vol%时达峰值6.08 MPa·m1/2,这是可能是因为样品中存在一些“薄弱微区”,这些“薄弱微区”在外力作用下容易率先萌生裂纹,且不同晶须含量的样品“薄弱微区”的情况不同,受切口钝化效应的影响不同。延性夹层层压陶瓷复合材料的研究:实验采用模压法制备了Al2O3/铁丝网夹层层压陶瓷复合材料和Al2O3/Al箔夹层层压陶瓷复合材料。为研究切口尖端位置对Al2O3/铁丝网夹层层压陶瓷复合材料断裂韧性测试值的影响,实验制备了切口尖端最低点在第3层、第4层以及第3与第4层铁丝网之间的多组试样,实验表明——切口尖端在不同位置的断裂韧性测试值不同,切口尖端最低点在第4层铁丝网夹层时的断裂韧性值高于在第3层时,略低于介于第3与第4层之间时。为了探究切口尖端半径对上述两种延性夹层层压陶瓷复合材料的影响,实验采用飞秒激光和金刚石刀片制备了切口尖端半径不同的多组试样,实验表明——切口尖端半径对层间结合较强的Al2O3/铁丝网夹层层压陶瓷复合材料的断裂韧性测试值影响很小,对层间结合较弱的Al2O3/Al箔夹层层压陶瓷复合材料的断裂韧性测试值影响较大。本文采用基于飞秒激光的SEVNB法研究了多类陶瓷基复合材料的断裂韧性,研究表明,对于三维连续纤维增韧陶瓷基复合材料与层间结合较强的延性夹层层压陶瓷复合材料,采用SENB法即可评价其断裂韧性,基于飞秒激光的SEVNB法不具备明显优势;而对于晶须增韧陶瓷基复合材料与层间结合较弱的延性夹层层压陶瓷基复合材料,该法的准确性更高,优于SENB法。
其他文献
低碳经济正成为当今世界经济社会发展的趋势,在低碳型城市交通体系建设中,新能源汽车因其低能耗、环保等优点逐步被推广为燃油汽车的替代品。在物联网技术的大力发展之下,面向新能源汽车的线上打车服务成为一种新趋势。线上订单的接收和处理通常由一个中心化的服务平台完成,以便于车辆资源的统一管理。这种中心化的调度模式为客户提供了高安全性和高效率,同时也给调度平台带来了沉重的计算负担,需要一种高效的全局调度方法以支
近年来,纳米发电机成为微纳米发电领域和传感器领域的研究热门。经过这些年的研究,研究人员已经能很好地制备基于刚性衬底的压电纳米发电机(PENG)和摩擦纳米发电机(TENG)。由于刚性基底和单一收集模式的局限,纳米发电机的研究在往柔性和提高性能输出的方向发展。本文通过真空抽滤和热压工艺,成功制备出一款柔性芳纶纤维基摩擦电纳米发电机(AF-TENG)。AF-TENG采用芳纶纤维(AF)和银纳米线(Ag
目前,我国对废旧垃圾塑料瓶回收仍以效率低的人工分拣方式为主,此方式工作环境恶劣对人体健康危害大,为此工业界积极开展了设计基于计算机视觉的垃圾瓶自动分拣设备的研究,但是现有设备存在识别精度和速度低的问题,无法满足企业的需求。鉴于此,本文以提高垃圾瓶颜色分类检测精度和速度为目的,分析了垃圾回收分类研究现状和问题,开展了基于深度学习的垃圾瓶颜色分类研究。通过对现有算法实验验证和分析,提出了通过压缩模型和
高光谱图像分类是遥感图像解译的热门研究课题之一,在众多军事和民用领域发挥着重要作用。高光谱图像的高维性、光谱变异性以及缺乏标签样本等特点,为其分类任务带来了极大挑战。本文基于大量参考文献,对高光谱图像的数据特性进行分析,总结了高光谱图像主流分类方法的研究思路;关注于深度网络的特征表示能力和过拟合问题,提出了两种基于混合卷积神经网络的高光谱图像分类方法。主要研究内容和创新如下:考虑到高光谱图像判别性
甘油磷酸二酯磷酸二酯酶(Glycerophosphodiester phosphodiesterase,GDPD;EC3.1.4.46)是生物体内普遍存在的催化甘油磷酸二酯水解生成3-磷酸甘油和相应含羟基化合物(如胆碱、肌醇和丝氨酸)的一类酶。我们研究团队前期发现来源于激烈热球菌(Pyrococcus furiosus DSM 3638)的GDPD(pfGDPD)具有溶血磷脂酶D水解活性,但其催化
本文基于过滤融合的数据预测方法是协同过滤算法和内容过滤算法的融合。本文基于过滤融合的数据预测方法利用用户历史行为信息、项目属性信息和用户自身特征信息预测用户的潜在未知行为倾向。本文研究的预测方法一定程度上解决了协同过滤算法的矩阵稀疏性问题和冷启动问题,同时也解决了内容过滤算法用户和项目交互信息不足的问题,从而在预测准确度上得到相应的提高并且在某些情况下会降低模型的复杂度。本文的主要工作如下:(1)
目前,随着物流行业的飞速发展以及人力成本的上升,在物流场景下的分拣搬运作业存在着非常大的自动化与智能化需求。本论文基于机器视觉技术,结合OpenCV视觉库以及TensorFlow深度学习框架,设计并实现了视觉引导分拣搬运作业解决方案。首先,阐述了智能物流系统的概念,并比较分析了物流环境下基于视觉引导的分拣搬运技术在国内外发展现状。以物流场景下多种纸箱的拆垛分拣搬运作业过程为研究对象,搭建了以计算机
肠球菌在食品、饲料和医药行业应用广泛,目前使用最多的两株肠球菌分别是Enterococcus faecium SF68(瑞士)和Enterococcus faecalis Symbioflor 1(德国),我国自主开发的肠球菌较少。本课题对分离自广州1月龄婴儿粪便的一株肠球菌菌株进行研究,探究其安全性和益生性(疏水性、自凝聚力、人工模拟胃肠道耐受性、抗菌能力、降血糖活性、降胆固醇能力和抗氧化性),
肺炎克雷伯菌(Klebsiella Pneumoniae)是与获得性感染相关的条件致病菌,被世界卫生组织(WHO)列为急需研发新抗生素的耐药致病菌。在兽医临床领域,肺炎克雷伯菌可以引起猪发病,已成为规模化猪场重要病原菌之一,其对猪场造成的危害不容忽视。现阶段,研究者主要探究猪源肺炎克雷伯菌的耐药性,但针对猪源ST37型(Sequencetype,ST)肺炎克雷伯菌进化关系及耐药、毒力基因的报道较少
建筑业在我国经济中占据着重要地位,然而建设工程项目由于其自身复杂性以及管理水平落后,施工安全事故频发,因此提高施工安全管理技术水平是亟待解决的问题。目前,在施工安全风险管理领域主要依赖人工阅读施工报告进行施工安全风险预测,且对于已有的安全事故案例和技术规范重用率低,未充分发挥其借鉴意义。本文在施工安全知识的基础上结合自然语言处理和案例推理技术,建立施工安全风险预测和案例推理模型。该模型可自动识别施