Development of Functional Composites with Metallic Fiber of Expanded-ends.

扩端金属纤维功能复合材料的开发。

基本信息

  • 批准号:
    01550059
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1989
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1989 至 1991
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Strength of composites depends on strength of fibers and interface. Fibers are subjected to shear stressdue to the adhesive force of interface. Therefore, to obtain a strong composite we need to have strong interface. Interface strength is especially important in the case of short-fiber composite. But, as the matrix is polymeric materials, the strength of composites decreases with decrease of adhesive force of interface under the high-temperature environments. There are two ways to obtain interface of high strength, one is chemical adhesion and the other is anchor effect. The former depends on the temperature. On the other side, for the latter, surface of fiber is irregularly roughened, and the strength of interface increased due to the surface roughness. But the fiber strength decrease by stress concentration from the surface roughness. In the present study, to improve the strength of short-fiber composites, authors developed new composites with fiber of expanded-ends. In advance, the shape and size of fiber-ends are calculated by using two-dimensional elasto-plastic FEM. The results of calculation were that the shape was spherical-ends with the diameter five times bigger than a fiber. Practically, ends of fibers were formed into disk shape and they are inserted between the laminates of GFRP. The tensile strength of new composites increased by about 30% at the transition temperature of resin. The fatigue strength of new composites increased by about 25% on endurance limit at the same temperature, especially used Nylon-12 resin.
复合材料的强度取决于纤维和界面的强度。由于界面的粘附力,纤维受到剪切应力。因此,为了获得坚固的复合材料,我们需要有坚固的界面。在短纤维复合材料的情况下,界面强度尤其重要。但是,由于基体为聚合物材料,在高温环境下,复合材料的强度随着界面结合力的降低而降低。获得高强度界面的方法有两种,一种是化学粘接,另一种是锚效应。前者取决于温度。而对于后者,纤维表面不规则地粗糙化,由于表面粗糙度的增加,界面强度增加。但表面粗糙度引起的应力集中会降低纤维强度。为了提高短纤维复合材料的强度,作者研制了一种新型的纤维端部扩张复合材料。在此基础上,利用二维弹塑性有限元法计算了光纤端面的形状和尺寸。计算结果表明,其形状为球形,直径为纤维的五倍。实际上,纤维的端部形成为盘状,并且它们插入GFRP的层合板之间。在树脂转变温度下,复合材料的拉伸强度提高了30%左右。在相同温度下,新复合材料的疲劳强度比疲劳极限提高了25%左右,尤其是尼龙12树脂。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Chiaki Hiwa: "Strenght of Composites with Expanded-ends Fibers" J. of the Soc. of Materials Science Japan. 41, No. 464. (1992)
Chiaki Hiwa:“扩端纤维复合材料的强度”J. of the Soc。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
中川 隆夫,猪飼 靖他2名: "変動応力を受ける鋼の内部応力の挙動と疲労損傷評価法" 神戸大学大学院自然科学研究科紀要. 9ーB. 11-16 (1991)
Takao Nakakawa,Yasushi Ikai等2:“波动应力下钢的内应力行为和疲劳损伤评估方法”神户大学自然科学技术研究生院公告9-B。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
中川 勝夫,日和 千秋: "異形端末繊維によるFRPの強度と疲労" 接着.
Katsuo Nakakawa、Chiaki Hiyori:“具有不规则形状末端纤维的 FRP 的强度和疲劳” 粘合力。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
日和 千秋: "金属繊維を用いた機能性複合材料の開発" 日本材料学会「材料」. 39. 27-31 (1990)
Chiaki Hiyori:“使用金属纤维的功能复合材料的开发”日本材料学会,39. 27-31 (1990)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
中川 隆夫,日和 千秋,馬場 昭洋: "異形端末繊維を用いた複合材料の強度" 材料. 41巻464号. (1992)
Takao Nakakawa、Chiaki Hiyori、Akihiro Baba:“使用不规则形状末端纤维的复合材料的强度”材料第 41 卷,第 464 期。
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  • 发表时间:
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  • 资助金额:
    $ 1.47万
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    $ 1.47万
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