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1.Influence of weft yarn distribution on 3D woven composites under impact loading
纬纱分布对三维机织复合材料抗冲击性能的影响
翻译：白杨
此文从纬纱分布的角度为三维机织复合材料的抗冲击性能提供了新的见解。文中制备了两种纬纱分别为同位和错位的三维贯厚度角联锁机织复合材料，分别命名为3D ATT-A和3D ATT-B进行了试验和仿真的对比研究。作者建立起一套基于自下而上的多尺度框架的宏-细观组合模型，研究了复合材料在冲击载荷作用下的损伤演化和动态响应机理。实验结果表明，与3D ATT-A相比，3D ATT-B的临界穿透能量增加了约10.3%，并且在各种能量下表现出更大的最大位移；且随着冲击能量的增加，结构损伤的变化变得明显。这表明3D ATT-B具有明显的韧性，从而提高了样品的抗冲击性能。在相同的面密度下，纬纱错位分布结构具有更优异的抗冲击性能，损伤分布更分散，永久性损伤更小。细分散的树脂袋和错位纱线的协同作用有助于延缓损伤的发展，减轻了基体渗透损坏，使得冲击时重新分布应力从而提高抗冲击性能。多尺度仿真框架是分析三维机织复合材料力学性能的有效工具，经过准静态试验校正后应用于揭示其抗冲击机理，得出纬纱的错位对应力和损伤分布起着关键作用。该研究将有助于三维机织复合材料在抗鸟撞、弹道冲击和爆炸等领域的设计和应用。
图1.（a）不同纬纱分布的三维机织复合材料的结构；（b）尺度模型框架构建示意图；（c）环氧树脂基体本构验证；（d）不同纬纱分布的复合材料在低速冲击下的损伤机理示意图（e）正面和背面的永久损伤形态（f）不同结构的浸纱在冲击后的应力分布。
Wu H,Li X,Yan K,Yuan M,Huang C,Zhang Q,Influence of weft yarn distribution on 3D woven composites under impact loading. INT J MECH SCI 2024;284:109762
2.Thermal oxygen coupling effects on multiple-layer degradation behaviors and full-field crack evolutions of 3D5d braided composites
热氧耦合对3D5D编织复合材料多层降解行为和全场裂纹演化的影响
翻译：蔡应龙
该研究利用CT技术对3D5d编织复合材料在热氧化老化过程中的裂纹分布与演化进行了定量和定性分析，揭示了热氧化环境对材料降解的影响，以及氧气在裂纹生成和机械性能衰减中的促进作用。通过动态热机械分析（DMA）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）方法，研究了复合材料的多层次降解行为，并结合压缩测试探究了老化后材料的机械降解机制。实验结果显示，3D5d编织复合材料在热氧化环境中表现出显著的表面与内部颜色变化、DMA性能变化，以及裂纹的定量与定性扩展。研究进一步揭示了热氧耦合环境下复合材料的机械性能退化机制。本研究不仅深化了对3D5d编织复合材料老化机制的理解，还为提升复合材料的耐久性提供了重要的科学依据。
图2.热氧耦合对3D5d编织复合材料多层降解行为和全场裂纹演变的影响：(a)多层降解行为；(b)全场裂纹扩展；(c)老化力学响应；(d)老化退化机理。
Long J, Xu F, Wu Y, et al. Thermal oxygen coupling effects on multiple-layer degradation behaviors and full-field crack evolutions of 3D5d braided composites.COMPOS SCI TECHNOL, 2023, 233: 109922.
3.Experimental and numerical research of aircraft tire debris impact on landing gear brake pipe
轮胎碎片冲击起落架制动管的试验与仿真研究
翻译：陈小鹏
航空轮胎碎片冲击起落架液压制动管可能致使制动管失效并引发重大事故。该文基于试验和仿真，研究了制动管受轮胎碎片冲击的动态力学行为，有效支撑了制动管的安全评估和适航审定工作。该文主要工作和结论如下：（1）基于SPH方法建立轮胎碎片模型，赋予Ogden本构模型，截取制动管部段开展准静态拉伸试验，标定了制动管AMS 5561不锈钢的修正Voce模型，建立轮胎碎片冲击起落架制动管仿真模型（图3(a)），分析制动管上特定点位的应变-时间历程表明，试验和仿真对比吻合性良好（图3(b)），误差主要由于实体结构简化为壳单元引入；（2）以冲击载荷、冲击能量、剩余速度为评估参量，对不同冲击位置、冲击角度、冲击姿态开展参数分析，明确了最严峻冲击条件（图3(c)）；（3）由于确定的最严峻冲击条件无法进行试验实现，提出一种通过改变冲击速度达到与最严峻冲击条件相同危险程度的能量等效方法，通过仿真验证了有效性（图3(d)）。
图3.（a）轮胎碎片冲击起落架液压制动管仿真模型；（b）轮胎碎片冲击制动管后特定点位应变-时间历程的试验和仿真对比；（c）最严峻冲击条件（轮胎碎片横截面冲击）及其响应；（d）冲击能量等效方法等效结果验证（左图为不同冲击角度下的等效速度，有图为对应的等效能量，该方法使等效能量基本保持一致）。
Lian C, Yi Y, Wang P, Zhao S, Zhou C, Zhang T, Xue Z, Zhang K, Yue Z. Experimental and numerical research of aircraft tire debris impact on landing gear brake pipe.Aerosp Sci and Technol 2024; 155: 109546.
4.Anisotropic damage behavior of SiC/SiC composite tubes: Multiaxial testing and damage characterization
SiC/SiC复合材料管的各向异性损伤行为:多轴试验和损伤表征
翻译：方石林
陶瓷基复合材料由于其自身优越的材料特性，如热稳定性、抗辐射稳定性、可再生性以及损伤容限远强于单片SiC的特点，具有应用在先进核反应堆概念堆芯部件结构材料之中的极大潜在价值，但由于SiC/SiC结构的设计需要具备数量庞大的实验数据库，以便获取大量的材料性能，因此需要通过大量实验对材料进行各种加载情况下的力学行为表征，包括多轴载荷试验。该文为研究多轴载荷条件下SiC/SiC的力学行为，通过CVI等处理工艺，DIC、SEM、AE、X射线断层扫描技术等观察测量手段对第三代SiC/SiC复合材料管在室温下进行了不同载荷比值的拉压与拉扭双轴载荷试验，并分析探讨了基体的断裂行为，总结了不同双轴载荷比下材料的非线性行为，提出了与编织结构相关的力学机理，建立了在多轴载荷条件下SiC/SiC复合材料管的应力-应变损伤机制的实验数据库，有助于在未来的工作中用以建立和确定与观察到的损伤机制相一致的本构模型。
图4.（a）拉压载荷下损伤阈值位点图;（b）拉扭载荷下损伤阈值位点图
Barbe F, Lionel G, Michel B, et al. Anisotropic damage behavior of SiC/SiC composite tubes: Multiaxial testing and damage characterization. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2015;76
5.Post impact flexural behavior investigation of hybrid foam-core sandwich composites at extreme Arctic temperature
混杂泡沫夹芯复合材料在极端北极温度下的冲击后弯曲行为研究
翻译：高乾宸
在过去的三十年中，北极海冰的迅速减少导致了更有效的航行路线的出现，改变了全球航运和海洋运输。在这种恶劣的环境下，先进材料的使用至关重要，导致夹芯复合材料因其独特的性能和多功能性而受到广泛关注。该文研究了碳纤维增强复合材料(CFRP)和玻璃纤维增强复合材料( GFRP )混杂夹芯复合材料的冲击后弯曲行为和失效机理。在室温和北极低温条件下进行的弯曲试验表明，当在混杂复合材料的外侧加入GFRP层时，弯曲性能显著增强。研究利用试验图像阐明损伤模式，包括复合材料面板中的纤维和基体开裂，以及聚氯乙烯( PVC )泡沫芯材中的芯材剪切和脱粘，其残余弯曲性能显著地受到铺层顺序、面板压缩性能、已有冲击损伤和温度条件的影响。利用试验验证后的解析预测，突出了堆叠顺序、低温和冲击能量对弯曲失效模式的影响，以及压痕和夹芯剪切等竞争失效模式。失效图表明，室温样品主要通过压痕塌陷，而由于面板厚度、刚度和拉伸强度的退化，出现了不同的塌陷机制。该研究旨在为未来为北极应用量身定制的复合材料设计提供基本见解。
图5.（a）试样说明；（b）试验设备及工况说明；（c）向内弯曲BAI工况下试样的面板和芯材性能退化情况。
Mirza F, Mack J, Banik A, Khan M, Tan K. Post impact flexural behavior investigation of hybrid foam-core sandwich composites at extreme Arctic temperature. COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY 2024;258.
6.Review of strain rate effects for UHPC in tension
UHPC拉伸应变率效应研究进展
翻译：韩恒
超高性能混凝土（UHPC）优异的力学性能使其在行业内得到迅速采用。除了力学强度超过传统混凝土一个数量级外，UHPC还表现出更好的能量吸收性能和延展性，使其成为抵抗冲击和爆炸等高能量动态载荷的理想材料。近年来一些研究探讨了应变率对UHPC在拉伸作用下力学响应的影响。这些研究报告了首次开裂强度、极限拉伸强度、弹性模量、能量吸收和各种其他力学性能的动态增加因子。该文对这些研究进行了回顾，并对其中的数据进行了分析。现有文献的数据表明，现有模型低估了UHPC拉伸性能的应变率敏感性，特别是在高应变率下。该文提出了基于现有数据的改进模型。
图
Thomas R., Sorensen A., et al. Review of strain rate effects for UHPC in tension[J]. Construction and Building Materials, 2017, 153: 846-856.
7.Bird impact response and damage mechanism of 3D orthogonal woven composite aeroengine blades
3D正交编织复合材料航空发动机叶片的鸟撞击响应及损伤机理
翻译：黄开旗
鸟击是潜在的严重事件，可能危及飞机的安全并导致巨大的经济损失，因此，通过使用各种明胶模拟鸟弹来撞击三维正交编织复合叶片的两个关键位置：叶片背面的中心和前缘，以确定冲击速度、弹丸重量和冲击位置对宏观损伤模式的影响。使用我们之前工作中开发的本构模型进行数值模拟（Liu et al. 2023）。数值模拟结果与实验结果吻合较好。结合试验结果、显微CT和SEM观察以及数值模拟结果，探究叶片内部损伤机理。鸟撞下可见四种类型的损伤模式：窄叶片根部边缘损伤、窄叶片根两侧裂纹、冲击区损伤和完全断裂。此外，得到了不同鸟重和撞击位置下可见损伤和断裂的冲击能量阈值，与数值仿真结果相比，试验鸟弹冲击过程在叶片变形、鸟流状态和冲击持续时间方面基本一致，验证了建模方法和材料参数的有效性。对复合叶片的抗鸟击设计具有重要意义。
图7.（a）对叶片背面中心的冲击；（b）对刀片背面前缘的冲击；（c）240 g鸟撞击造成的典型损坏模式；（d）测试 #3中刀片背面在冲击过程中的变形。
Liu L,Shao H,Zhu X,Zhao Z. Bird impact response and damage mechanism of 3D orthogonal woven composite aeroengine blades.Composite Structures;Volume 304, Part 2, 15 January 2023, 116311
8.Electromagnetic wave absorbing and bending properties of 3D gradient structured woven composites: experiment and simulation
三维梯度结构编织复合材料的电磁波吸收和弯曲特性：实验与模拟
翻译：李佳丽
该研究制备了具有电磁波吸收和承重的三维结构复合材料，以三维梯度结构机织布为增强材料，以环氧树脂为基体，加入碳基铁粉（CIP）和炭黑（CB）。该文采用真空辅助树脂转移成型的方法制备了具有三维结构的复合材料。最后，利用实验和仿真分析技术，分析了三维梯度结构编织复合材料的吸收性能和力学性能。结果表明，在电磁波吸收性能模拟中，峰值反射损失的误差值为10.6%，在机械性能模拟中，最大弯曲载荷的误差值为2.37%。理论仿真结果与实验结果吻合较好，证明了实验结果吸收模型和有限元模型的有效性。实验和仿真分析揭示了该材料的电磁波吸收机理和弯曲损伤机理，为设计具有综合承载和电磁波吸收功能的三维梯度结构编织复合材料提供了一定的理论指导。
图8.（a）电磁波吸收器制造工艺及VATRM图；（b）实验和模拟的RL曲线；（c）在6.5 GHz时，模拟能量场结果的分布；（d）三维梯度结构编织复合材料的电磁波吸收机理；（e）三维梯度结构型编织复合材料模型的网格划分；（f）实验和仿真结果的荷载-位移曲线；（g）不同时间复合材料的应力云图。
Wenbin Yao, Huawei Zhang, Xinghai Zhou,et al. Electromagnetic wave absorbing and bending properties of 3D gradient structured woven composites: experiment and simulation, Journal of Industrial Textiels. 2023; 53: 1–21.
9.Damage evolution in braided composite tubes under axial compression studied by combining infrared thermography and X-ray computed tomography
结合红外热成像和X 射线计算机断层扫描研究编织复合管在轴向压缩下的损伤演变过程
翻译：李文昊
本文研究了轴向纱线对受到轴向压缩的二维三轴编织复合材料（2DTBC）管的损伤行为的影响，并提出了一种结合红外热成像和CT扫描的新型损伤检测方法。在没有轴向纱线的区域，纱线交叉点由于交错模式而彼此分离，轴向压缩导致编织纱线像剪刀一样发生剪切变形，纱线间的脱粘出现在交叉点上，并且无法连接。相反，由于轴向纱的主要加载行为，轴向纱发生了局部屈曲。沿着轴向纱形成的裂缝会与编织纱剪切造成的脱粘交叉结合在一起，从而导致层间严重分层，进而形成劈裂失效模式。
图9.（a）样本和样本管的参数;（b）T3管的失效形式;（c）T18管的失效形式;（d）T3管的红外成像;（e）T3管的温度分布;（f）T3管的力温度—位移曲线;（g）T18管的红外成像;（h）T18管的温度分布;（i）T18管的力温度—位移曲线。
10.Composite damage model based on continuum damage mechanics and low velocity impact analysis of composite plates
基于连续损伤力学的复合材料损伤模型及复合材料板的低速冲击分析
翻译：梁康杰
该文提出了一种基于连续损伤力学的复合材料损伤模型，用于复合材料结构的渐进损伤分析。损伤模型采用考虑复合材料强度威布尔分布的损伤递进规律，同时考虑了复合材料的非线性剪切性能。同时，该文提出了考虑损伤不可逆应变的简单模型。损伤模型在ABAQUS/ VUMAT显式程序的用户材料子程序中实现。该文在一定的冲击能量范围内对石墨/环氧复合材料板进行了低速冲击试验。该文根据冲击损伤和冲击行为将冲击能划分为3个等级，利用ABAQUS/显式程序对复合材料板进行了冲击分析，建立了复合材料损伤模型。从分析结果可看出，数值分析得到的冲击响应和冲击损伤与试验结果基本一致，该损伤模型可以较好地模拟冲击分析中除底层脱层外的冲击能范围内的冲击损伤。
图10.（a）最大接触力和最大中心挠度；（b）复合材料板冲击分析的数值模型；（c）冲击能1级与冲击能2级的分层比较。
Eun-Ho Kim, Mi-Sun Rim, et al.Composite damage model based on continuum damage mechanics and low velocity impact analysis of composite plates[J]. Compos Struct, 2013, 95:123-134.
11.Numerical simulation of the effect of projectile shape and size on the high-velocity impact of carbon fiber reinforced composite laminates
弹丸形状和尺寸对碳纤维增强复合材料层合板高速冲击影响的数值研究
翻译：刘欢
高速列车在行驶过程中存在遭受外物冲击的风险，随着碳纤维增强复合材料在高速列车上的广泛使用，对其在高速冲击载荷下的冲击响应和损伤机理进行研究，这对于抗冲击优化设计至关重要。该文结合高速冲击试验和数值仿真开展CFRP复合材料层合板的高速冲击损伤行为研究。采用高速摄影技术记录损伤过程，同时利用超声C扫描仪对内部分层损伤进行评估。基于Abaqus/Explicit，建立有限元仿真模型，并引入考虑应变率效应的3D-Hashin破坏准则模拟纤维和基体的破坏。为实现纤维束在层内的分离，在层内沿纤维方向垂直地插入内聚力单元。在相邻层之间设置内聚力接触模拟分层。此外，该文还研究了弹体形状和尺寸效应对CFRP层合板的抗冲击性能和损伤特性的影响。结果表明：CFRP层合板在不同形状和尺寸的弹体高速冲击下的响应存在显著差异；子弹冲击面越钝，最大峰值力出现得越快，最大峰值力值也越高；子弹的尺寸越大，剩余速度越小，损伤越严重，最大峰值力越大，但不会影响达到最大冲击力的时间；CFRP层合板的总分层面积与冲击体尺寸呈正相关关系。
图11.（a）碳纤维增加复合材料高速冲击模型;（b）实验和仿真损伤形貌对比图; （c）不同形状和尺寸弹丸冲击力历程。
Peng Y, Wang X, Chen X, Wang K, Huang Z, Liu Z, Zhang H. Numerical simulation of the effect of projectile shape and size on the high-velocity impact of carbon fiber reinforced composite laminates. J Mater Res Technol 2024; 30: 5109-5120.
12.Morphological and Dynamic Mechanical Properties of Biobased Epoxy Composites with Anisotropic, Green Carbon Aerogels as Reinforcement
以绿碳气凝胶为增强剂的各向异性生物基环氧复合材料的形态和动态力学性能
翻译：南天
该文以生物聚合物木质素为原料制备了具有分级多孔、各向异性的绿色碳气凝胶（CAs），并将其与生物基环氧树脂结合，制备出具有优异力学性能的绿色复合材料。绿色和简单的制备路线包括冰模板，冻干，然后碳化制备CAs。冰模板冷却速率是决定CA多孔结构的重要参数，选择较慢的冷却速率可以获得较大的大孔隙，有利于环氧树脂通过CA结构的毛细管浸渍。因此，在该研究中，使用5 K/min的冷却速率，并在1000℃从含有3、5和7 wt.%总固体含量的木质素/CNF悬浮液中制备出CAs。以这些CAs为增强材料制备的复合材料呈现出有趣的形貌，并通过扫描电子显微镜和x射线显微断层扫描进行了分析。所制备的复合材料含有5 - 9 wt.%的CAs的质量分数。复合材料的动态力学性能比纯环氧树脂提高了72%。因此，本研究引入了以完全生物基各向异性CAs为取向的强增强碳复合材料的合成新策略。
图12.（a）制备ca的实际图像，（b） ca在碳化过程中的体积收缩、孔隙率和密度的图形表示，（c）微观结构的截面蜂窝状图，（d）截面上观察到的孔隙放大图，（e）木质素和CNFs的TGA（f）木质素和CNFs的DTG的热分析结果。
Thomas B, Lycksam H, Forsberg F,Oksman K. Morphological and Dynamic Mechanical Properties of Biobased Epoxy Composites with Anisotropic, Green Carbon Aerogels as Reinforcement. Compos Part B: Eng 2024: 111962.
13.A novel modeling method to study compressive behaviors of 3D braided composites considering effects of fiber breakage and waviness defects
考虑纤维断裂和波动缺陷影响的三维编织复合材料压缩行为建模新方法
翻译：谯业杰
该研究首先开展了复合材料缺陷表征试验，测试了不同编织角与不同长度纱线的电阻，并基于欧姆定律，提出了一种定量表征编织工艺所致碳纤维断裂率的电阻测试方法。结果表明编织角在5° ~ 20°范围内，编织预制件的纤维断裂率约为2% ~ 45%。随后，根据实验表征结果，提出了一种在微观尺度上建立包含纤维断裂和波动缺陷的数值模型新方法，建立了单向复合材料微观模型，用于预测编织纱线的轴向性能。针对纤维断裂缺陷，通过将树脂性能代替纤维性能来模拟纤维断裂缺陷，缺陷数量通过断裂率来控制。针对波动缺陷，利用Python代码建立了包含波动的纤维单丝，从而生成带波动的复合材料纤维丝。基于上述微观模型，开展了单向复合材料轴向拉伸模拟，以计算纤维束力学性能。此外建立了三种基体相（环氧树脂、类玻璃体聚合物1、类玻璃体聚合物2）与四种编织角（5°、10°、15°、20°）的三维编织复合材料，开展了经向压缩仿真，并与试验结果进了对比验证。结果表明，纤维断裂导致靠近缺陷的完好区域应力增大，但纤维波动会会削弱其抵抗轴向变形的能力。具有小编织角三维编织复合材料的力学性能下降幅度小于大编织角三维编织复合材料，但压缩性能降低程度高于后者。
图13.三维编织复合材料纤维断裂和波动缺陷建模方法及压缩行为分析。
Liu T, Wen D, Shen Q,Liang J, Chen Y, Fang Z, Zhang M, Cheng S, Gao Y, Gao X. A novel modeling method to study compressive behaviors of 3D braided composites considering effects of fiber breakage and waviness defects. Compos Struct 2024; 340:118206.
14.Nondestructive Evaluation of Hidden Damages in Glass Fiber Reinforced Plastic by Using the Terahertz Spectroscopy
基于太赫兹光谱的玻璃钢隐性损伤无损评价
翻译：孙鹏翔
纤维增强复合材料具有更高的比强度、刚度、固有频率和抗腐蚀性能，正被广泛应用于各种工业结构部件。然而，纤维复合材料的可靠性和力学性能易受各种隐藏缺陷和损伤而减弱。该文采用太赫兹（THz）光谱系统对玻璃钢（GFRP）的隐性损伤进行检测和评估，深入分析了太赫兹辐射与玻璃钢的相互作用，包括太赫兹辐射的反射、散射和吸收效应对隐性损伤类型的影响。采用透射和反射两种构型，研究了分层、纤维断裂和吸湿等隐性损伤。最后，利用太赫兹辐射时域谱技术，成功实现了复合材料层合板内部隐性损伤的同步成像，为复合材料结构的健康评价提供了有效手段。
图14.（a）GFRP试样制备示意图；（b）GFRP试样近光束测试显微镜图像；（c）采用透射方式的玻璃钢试样中太赫兹波对隐性损伤类型的光学效应；（d）基于反射模式太赫兹光谱结果的脱层GFRP试件损伤检测。
Kim D H, Ryu C H, Park S H, Kim H S. Nondestructive evaluation of hidden damages in glass fiber reinforced plastic by using the terahertz spectroscopy. Int J Pr Eng Man-GT 2017; 4: 211-219.
15.Crashworthiness assessment of a composite fuselage stanchion employing a strain rate dependent damage model
基于应变率相关损伤模型的复合材料机身支柱耐撞性评估
翻译：王华垚
由于复合材料机身具有严格的耐撞性规定，因此数值试验对于复合材料机身的设计至关重要。然而，大多数关于机身冲击的数值研究都没有考虑到应变率的影响。为了准确预测复合材料机身结构的冲击性能，建立了考虑应变率相关性的损伤模型（图15（a））。该模型通过引入应变率效应对现有的三维Hashin准则进行了改进，并利用VUMAT子程序对其进行了数值实现。基于ABAQUS/explicit建立了低速冲击有限元模型，并结合低速冲击试验对损伤模型进行了验证。与文献中已有的数值分析相比，该模型与实验数据的相关性更好（图15（b））。该研究的重点是针对飞机机身下叶复合材料支柱的高能冲击。结果表明，该文提出的模型能够有效预测失效区域和失效模式，表明其在解决典型碰撞工况的复合材料动态失效问题方面的潜力（图15（c））。
图15.（1）刚度线性退化模型；（2）各复合材料层的基体拉伸损伤：（a）Shao[38]等的结果;（b）数值预测结果;（3）分层分布：（a）x光片; （b）数值预测（SDEG为分层损伤变量）。
Miranda M, Cini A, Raimondo A, Tita V. Crashworthiness assessment of a composite fuselage stanchion employing a strain rate dependent damage model.Compos Struct 2024; 352: 118674.
16. Solid particle erosion-wear behavior of SiC particle-reinforced Si matrix composite and neat Si—A comparison
碳化硅颗粒增强硅基复合材料与纯硅的固体颗粒侵蚀磨损行为比较
翻译：王劭睿
该文探究了反应烧结的碳化硅颗粒增强硅（SiC/Si）复合材料与纯硅在固体颗粒冲蚀磨损行为方面的差异。SiC/Si复合材料因其高脆性和硬度，在机械密封和水润滑轴承等工程应用中表现出优异的性能，但这也限制了其微加工的可能性。研究采用纯机械方法（气驱动浆液射流冲击）对比分析了SiC/Si复合材料和纯硅在硬磨料作用下的材料去除行为及冲蚀形貌。实验结果表明，纯硅在小粒子冲击下表现出典型的脆性响应，而SiC/Si复合材料则表现出半脆性特征。此外，冲击角度的变化对两种材料的磨损响应产生了不同影响，尤其是在90°到75°的角度范围内更加显著。该文还讨论了材料显微结构和粒子尺寸的协同作用，并建议将这些信息用于未来的微结构抗冲蚀性能研究。
图16.（a）多相喷射加工过程，（b） 喷嘴S型运动形成U型槽及粗糙度扫描结果
HuY,Pan J, Dai Q, Huang W, Wang X. Solid particle erosion-wear behavior of SiC particle-reinforced Si matrix composite and neat Si-A comparison. Wear 2022; 496: 204286.
17.Inter-layer failure and toughening mechanisms of carbon aramid hybrid fiber composites interleaved with micronano pulps under low-velocity impact load
低速冲击载荷下碳/芳纶杂化纤维复合材料与微纳米浆粕交织的层间失效及增韧机理
翻译：吴航
该研究结合实验和数值模拟，分析了两种 HFRP的低速冲击行为和层间损伤。基于微观力学模型，开发了等效芳纶浆（eAP）增韧层压板模型。基于该模型模拟了eAP仅在不同材料夹层中受HFRP增韧的冲击行为。分析了eAP面密度对层间损伤冲击行为和演变的影响。结果表明：碳和芳纶纤维模量的差异导致异种材料夹层在冲击下的应变分布不均匀，成为其抗损伤特性增强的因素之一；异种材料中间膜与强化的eAP增韧策略有效地增强了HFRP的抗冲击性能，且随着不同材料夹层之间 eAP面密度的增加，层间损伤面积显著减小。然而，层间性能不均匀性的加剧导致相同材料层间损伤的增加，进而降低了HFRP在高eAP面密度下的最大力和冲击刚度。
图17.（a）两种混杂方式以及试验装置；（b）AP交错的混杂试样示意图；（c）eAP增韧和非增韧在两种混杂模式下的力-位移曲线和拟合刚度对比；（d）eAP增韧和非增韧在两种混杂模式下的层间失效对比。
H. Wang, Y. Lin, H. Jiang, Z. Liu. Inter-layer failure and toughening mechanisms of carbon/aramid hybrid fiber composites interleaved with micro/nano pulps under low-velocity impact load. Thin-Wall Struct 2024; 202: 112086.
18.A coupled FEM-FFT concurrent multiscale method for the deformation simulation of CFRPs laminate
一种用于CFRP层合板变形模拟的FEM-FFT并行多尺度模型
翻译：武博文
碳纤维增强聚合物复合材料（CFRP）层合板在飞机结构中的应用越来越广泛，其装配变形对飞机的气动外形和力学性能有很大影响。由于CFRP固有的多尺度性质，传统的宏观模型因无法考虑其真实的微观结构细节，故难以同时捕捉宏观和微观变形。针对这一问题，该文提出了一种有限元-快速傅立叶变换（FEM-FFT）耦合的多尺度方法来模拟CFRP层合板的变形，其中CFRP层合板各宏观点的力学响应来自相应的单向代表体积元（UD RVE）。在宏观尺度上采用有限元法进行分析，而在UD RVE中采用基于FFT的方法来加快计算速度。采用抛物线型屈服准则模拟了UD RVE中树脂基体的弹塑性行为。通过CFRP层合板的拉伸、压缩和剪切试验，验证了所提出并行多尺度方法的有效性。计算结果表明，该方法得到的全局应变场与载荷-位移曲线吻合较好，从而验证了该方法的有效性。
图18.（a）FEM-FFT并行多尺度方法示意图；（b）UD RVE的随机建模过程和离散体素模型的生成；（c）微观RVE在轴向拉伸和压缩载荷下的应力应变曲线；（d）不同载荷下FEM和FFT计算时间的对比图。
Hu W, Cheng H, Wang S,Cheng H, Chen Y, Zhang K, Liang B. A coupled FEM-FFT concurrent multiscale method for the deformation simulation of CFRPs laminate. Compos Struct 2024; 342:118246.
19.Perforation of clamped, woven E-glass/polyester panels
固支e玻璃/聚酯机织板的穿孔行为
翻译：张寅枭
该文见了一种理论模型以预测机织复合材料板在圆柱形冲头加载下的力学响应。使用Lekhnitskii理论来计算板的局部位移。根据板的跨厚比及位移响应进行分类，并对不同类型的板使用相应理论。对于薄板小变形的工况，采用经典板壳理论，结合里兹法进行求解，将板的位移场假设为特定形函数，并对其系数进行变分求解。对于大变形的工况，则应用膜变形理论，忽略其弯曲分量，预设膜变形位移分量为特定函数形式，并根据最小势能原理求解其幅值。对于厚板小变形的工况，采用一阶剪切变形理论，同时考虑弯曲和剪切变形分量，运用里兹法求解其刚度。针对6层，12层和24层的三种复合材料平板进行了计算，并和有限元分析结果进行了对比验证。结果表明，在薄板（6层）的情况下，膜变形理论的预测精度最高（图19（a））；在中厚度板（12层）的情况下，弯曲理论（经典层合板理论）的预测精度已经满足需求（图19（b））；对于厚板（24层），Lekhnitskii理论结合一阶剪切变形理论预测精度最高（图19（c））。
图19.（a）薄板（6层）、（b）中厚板（12层）和（c）厚板（24层）的位移-载荷曲线；
Hoo Fatt MS,Lin C. Perforation of clamped, woven E-glass/polyester panels. Compos Part B-Eng 2004; 35: 359-378.
20.Explicit modeling of matrix cracking and delamination in laminated composites with discontinuous solid-shell elements
非连续实体壳单元层压复合材料基体开裂和分层的显式建模
翻译：周宇琦
复合材料结构失效通常伴随层内和层间损伤之间的复杂相互作用。该研究提出了一种新的不连续实体壳有限单元与三维富集内聚单元相结合的方法，用于分析多层复合材料中的基体开裂和分层。所提出的公式在保留了实体单元优点的同时还具备模拟薄壳结构的计算吸引力。通过使用增强假设应变法（Enhanced Assumed Strain Method）和假设自然应变法（Assumed Natural Strain Method）提高了所开发单元的弯曲性能，从而缓解了潜在的锁定问题。将线弹性正交各向异性定律用于层状壳，并用内聚区模型对其中的裂纹进行建模。通过一种具有浮动节点的离散裂纹方法丰富了所开发的单元，该方法能够独立于网格描述分层裂纹及其与界面裂纹的相互作用。通过薄壳问题的大变形和后屈曲层压板中的分层增长等数值算例验证了当前公式的适用性。最后，对正交层压板和角铺层层压板在低速冲击下的基体和分层裂纹进行了显式和完全离散的建模，结构响应和损伤模式的数值预测与实验结果吻合良好。
图20.（a）ANS方法中的插值方案，；（b）富集实体壳单元；（c）富集内聚单元；（d）薄壳问题的大变形数值算例；（e）薄壳问题的后屈曲数值算例；（f）正交层压板的数值预测和参考结果；（g）角铺层层压板的数值预测和参考结果。
Zhi J, Tay T-E. Explicit modeling of matrix cracking and delamination in laminated composites with discontinuous solid-shell elements. Comput Methods Appl Mech Eng 2019; 351:60-84.
