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。将纤维承受剪切应力的界面粘合力。因此,要获得强大的复合材料,我们需要具有强大的界面。在短纤维复合材料的情况下,界面强度尤为重要。但是,由于基质是聚合物材料,因此复合材料的强度随着高温环境下界面的粘合力而降低。有两种获得高强度界面的方法,一种是化学粘附,另一种是锚定效应。前者取决于温度。在另一侧,对于后者,纤维表面不规则地粗糙,并且由于表面粗糙度而增加的界面强度。但是纤维强度通过压力浓度从表面粗糙度降低。在本研究中,为了提高短纤维复合材料的强度,作者开发了新的复合材料,并具有扩展末端的纤维。事先,通过使用二维弹性塑料FEM来计算纤维末端的形状和大小。计算的结果是形状是球形末端,直径比纤维大五倍。实际上,将纤维的末端形成为圆盘形状,并将其插入GFRP的层压板之间。在树脂的过渡温度下,新复合材料的拉伸强度增加了约30%。在相同温度下,新复合材料的疲劳强度在耐力极限上增加了约25%,尤其是使用的Nylon-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:
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 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:
馬場 昭洋: "異形端末繊維を用いた複合材料の開発" 日本機械学会第68期全国大会講演論文集. 900ー59. 488-490 (1990)
Akihiro Baba:“使用不规则形状末端纤维的复合材料的开发”第 68 届日本机械工程师学会全国会议记录 900-59(1990 年)。
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  • 发表时间:
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  • 资助金额:
    $ 1.47万
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  • 资助金额:
    $ 1.47万
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    Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
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