界面剪切强度

摘要： 碳纤维因其高比强度、比模量等优异性能而广泛应用于航空、汽车、能源等领域,如何在保持碳纤维复合材料优异力学性能的同时兼顾其功能性和智能性逐渐成为复合材料未来的发展方向。氧化石墨烯(GO)水溶液在碳纤维上通过沉积自组装能够形成类似一维光子晶体的结构色涂层,但该GO涂层与碳纤维间仅存在物理吸附力,界面性能不足。本文利用硅烷偶联剂(APTES)对GO进行化学修饰,将修饰后的GO(mGO)同样通过自组装的方法在碳纤维表面沉积制备出彩色碳纤维。探究APTES含量对mGO-CF界面剪切强度、拉伸力学性能的影响及生色机理。结果表明,APTES中氨基官能团的引入能够显著改善碳纤维与mGO的界面黏结性能,且多层膜结构的mGO可以弥补碳纤维表面缺陷,提高单丝碳纤维强度。与GO-CF相比,mGO-CF-15的单丝拉伸强度提高了12.4%,界面剪切强度提高了13.5%。

摘要： 为研究316L/30Mn2双金属冶金复合油管的制备工艺及力学性能,采用钎焊复合+热处理强化方法,试制了Φ88.9 mm×(6.45+2)mm规格的双金属复合油管,测定了复合油管不同部位的硬度、拉伸、冲击性能和界面剪切强度,并对其技术可行性进行探讨。结果表明,钎焊复合界面冶金结合牢固;适当的热处理使基管、管端接环及对接焊缝的力学性能相近,且在不同热处理工艺下,双金属复合油管基管分别满足80 ksi、95 ksi、110 ksi钢级油管的力学性能要求。该研究进一步验证了开发高性能双金属冶金复合油管的技术可行性,也为双金属复合油管的开发提供依据。

摘要： 采用等离子体-表面涂覆复合改性工艺对对位芳纶进行表面改性处理,考察表面涂覆剂类型、等离子体处理功率等因素对对位芳纶与环氧树脂基体之间的界面剪切强度(IFSS)及层间剪切强度(ILSS)的影响,并对改性处理前后对位芳纶的表面组分和表面形貌进行表征。结果表明:等离子体-表面涂覆复合改性处理可显著提高对位芳纶与环氧树脂基体之间的界面结合能力;较优的复合改性工艺为在线等离子体处理功率250~300 W、经过质量分数5%MHR070环氧树脂丙酮溶液表面涂覆,改性处理后的对位芳纶与环氧树脂之间的IFSS最高达56.0 MPa、ILSS最高达55.8 MPa,相比未处理对位芳纶,IFSS提升29.6%,ILSS提升22.1%;改性处理后,对位芳纶表面的氧元素含量明显增加,且经ILSS测试后纤维表面出现原纤沿纤维方向剥离及表层原纤断裂现象。

摘要： 该研究使用双面剪切试验对500 d长龄期的超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)、活性粉末混凝土(RPC)和UHTCC/RPC界面的剪切强度进行了测试,并结合数字图像相关技术对其破坏过程进行了观测。结果表明,UHTCC、RPC和UHTCC/RPC界面均表现出良好的剪切延性,在加载过程中均未发生脆性破坏。此外,改进浇筑工艺和提高粘结界面的粗糙度均能够提高UHTCC/RPC界面剪切强度。将现有的界面剪切强度计算经验公式与试验结果对比发现现有的经验公式无法准确预测UHTCC/RPC的界面剪切强度。该研究建立了UHTCC/RPC界面剪切试验的有限元分析模型,并使用COHESIVE单元模拟界面行为,模拟结果与试验结果吻合较好。

摘要： 玻璃纤维表面光滑且呈化学惰性,聚丙烯缺少极性官能团,导致玻璃纤维与聚丙烯之间的界面润湿性能较差。为了提升玻璃纤维增强聚丙烯(GFRP)复合材料的界面结合性能,设计并搭建了空气等离子体炬处理装置,通过该装置在连续玻璃纤维束表面沉积SiO纳米颗粒,并测定了改性玻璃纤维的润湿性能和GFRP复合材料的界面剪切强度;采用响应曲面法(RSM)分析了喷嘴与纤维间的距离、载气流量、处理时间对玻璃纤维润湿性能的影响,并对这些工艺参数进行了优化。结果表明:当处理距离为20 mm、载气流量为1.5 L/min、处理时间为6 s时,与对照组相比,改性后的玻璃纤维与聚丙烯的接触角降低了49.8%,GFRP复合材料的界面剪切强度提高了94.7%;载气流量对玻璃纤维润湿性能的影响程度最大,处理时间次之,处理距离的影响最小。优化后的工艺参数为:喷嘴与纤维间的距离为18 mm,载气流量为1.7 L/min,处理时间为7 s。在此工艺条件下制备了空气等离子体炬改性的玻璃纤维,实测的接触角(24.6°)与预测值(25.0°)之间的偏差仅为1.6%。

摘要： 由于分子链含有大量酰胺基团,尼龙6(PA6)材料具有很强吸水性,在存储、运输及使用过程中容易受到湿度等环境因素影响,导致其与玻璃纤维(GF)的界面强度产生衰减。为了研究GF/PA6复合材料在长期潮湿存储、服役环境下界面剪切强度衰减规律,采用熔融浸渍与机械研磨工艺制备了单向GF/PA6复合材料薄膜试样,并对其吸湿特性进行测试。基于纳米压痕技术进行纤维推出实验,成功获得了纤维推出过程的载荷-位移曲线,并定量分析了湿气对复合材料界面力学性能的影响。结果表明,湿气对复合材料界面剪切强度影响较大,与干态相比,稳态和湿态时界面剪切强度分别降低了约20%和60%。本研究为GF/PA6复合材料在长期潮湿储存及服役环境下强度预测、失效分析及材料的设计优化提供了关键力学性能数据支撑。

摘要： 为提高超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维与环氧树脂的界面剪切强度,选用3种多酚类化合物(多巴胺、邻苯二酚和单宁酸)对UHMWPE纤维进行表面改性,再利用引入的反应性官能团接枝3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)等测试手段对改性前后纤维的表面形貌、元素组成、结晶度等理化性质进行表征,探究多酚化合物种类、硅烷反应浓度和反应时间等因素对界面剪切强度的影响,并确定最佳改性条件。结果表明:多酚改性及氨基硅烷二次改性对纤维本体的结晶度和力学强度未造成显著影响;改性后的纤维和环氧树脂之间的界面剪切强度均有显著提高,质量分数3%的多巴胺-氨基硅烷改性3 h的纤维界面增强效果最佳,界面剪切强度提高了134.56%。

摘要： 为了研究碳纤维表面特征与碳/环氧复合材料界面剪切强度的定量关系.采用扫描电子显微镜、比表面积分析仪、X射线光电子能谱仪对T800级碳纤维表面形貌、比表面积和表面化学特征进行了测试表征,并使用微珠脱粘法测试了复合材料的界面剪切强度(IFSS).基于碳纤维比表面积测试结果,引入真实界面面积的概念,重点分析了界面面积和化学特征对IFSS的影响机理和规律.结果表明,不同表面状态的T800级碳纤维比表面积存在明显差异,两种除浆工艺处理的碳纤维比表面积相差25.4％.消除界面面积影响的真实界面剪切强度(IFSS')与碳纤维表面氧碳比呈现出较好的线性相关性,R2达到了 0.94.反映出提高碳纤维比表面积和表面氧碳比是改善复合材料界面性能的有效手段;同时,也为定量研究碳纤维表面物理和化学特征对复合材料界面性能的影响提供了一种新的分析思路.

摘要： 本文利用混酸氧化以及乙二胺接枝的方法得到羟基和氨基官能化炭纤维(CF―OH和CF―NH2),之后进行磺化聚醚醚酮上浆处理,制备了热塑性上浆剂涂层改性的功能化炭纤维(CF―OH―SPEEK以及CF―NH2―SPEEK),并研究表面官能团对热塑性涂层改性炭纤维表面以及复合材料界面性质的影响.结果表明,经表面功能化处理后,炭纤维的表面官能团含量以及表面润湿能力得到了明显的提高.核磁氢谱分析显示,引入的—OH、—NH2等基团与磺化聚醚醚酮发生化学反应,提高炭纤维和上浆涂层之间的结合能力.因此,与磺化聚醚醚酮直接涂层改性的退浆炭纤维(Desized-SPEEK)相比,CF―OH―SPEEK以及CF―NH2―SPEEK与聚醚醚酮复合时界面剪切强度分别提高了6.2％和14.0％,证明表面功能化处理有利于提高热塑性涂层改性的炭纤维复合材料的界面结合能力.

摘要： 碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)@玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)混杂复合材料杆体发挥碳纤维的高力学、疲劳性能与玻璃纤维的低成本、高变形能力等优势,在桥梁与海洋工程中具有巨大应用潜力,如跨海大桥斜拉索.针对CFRP@GFRP混杂复合材料杆体在服役环境下长期性能演化,本文采用加速试验方法研究蒸馏水环境下CFRP@GFRP混杂复合材料杆体的水吸收及界面剪切性能长期演化规律.研究结果表明:混杂复合材料杆体皮、芯层及杆体吸水行为符合Fick定律,GFRP皮层扩散系数最大,CFRP芯层次之,混杂复合材料杆体由于在皮/芯界面层形成吸水屏障而扩散系数最小.浸泡在蒸馏水环境下芯层、皮/芯界面及皮层界面剪切强度下降,这是由于浸泡过程中水分子通过氢键形式与树脂基体结合形成结合水,导致树脂基体发生水解和塑化及纤维/树脂界面脱黏.基于Arrhenius加速理论建立了混杂复合材料杆体在三座典型桥梁服役环境下的界面剪切强度预测模型.

摘要： 本文通过在碳纤维表面接枝一种可以进行紫外光交联的嵌段共聚物，碳纤维在与树脂复合过程中，接枝于碳纤维表面的嵌段共聚物的柔性嵌段在界面形成界面柔性层，通过所含基团的紫外光交联反应，可以在界面柔性层中形成交联结构，研究光交联对界面结构及界面剪切强度的影响。结果表明，随着交联时间的增加体系的界面剪切强度呈先增加后减小的趋势，其中最大值为49.3MPa，紫外光交联使得复合材料界面剪切强度提高了13.3MPa。经过交联，界面传递应力的能力增强。

摘要： 在实验室条件下,按照反向凝固工艺原理并控制合适的工艺参数制成了OCrl3/15不锈钢复合铸带.rn 对不同工艺条件下获得的复合铸带进行了界面剪切强度测试,测试结果表明复合铸带获得了良好的界面结合质量.试样断口的X射线衍射和SEM分析证实,剪切断口发生在母带区内,OCr13新相层内的断口表现为韧窝断裂,而母带区由于过热晶粒长大而发生脆性解理断裂.

摘要： 研制了一套单纤维段裂(断裂成若干段)试验装置,内容包括在硬件设计中运用可编程控制器技术结合伺服系统搭建运动控制和图像采集机构,在软件设计中利用Labview多任务多线程并行处理技术实现纤维图像的实时采集、显示、拼接,通过边缘和特征提取算法求出纤维直径和段裂特征长度,以计算复合材料纤维界面剪切强度.界面剪切强度是复合材料重要的力学性能指标,本装置利用通用材料试验机加载,既保证加载精度,又降低装置成本,同时试验过程和测量过程自动化,保证了测量精度和试验的重复性.该装置易于操作,可进一步拓展并应用于其他领域.

摘要： 本文针对复合管道中聚合物混凝土与钢之间的界面性能展开研究,通过钢表面处理以及聚合物混凝土级配不同时的拉伸剪切对比试验,讨论并分析了两种因素对界面剪切强度的影响,为实际工程中多基复合管的制造工艺提供指导.

摘要： 本文采用SEM原位拉伸结合数值计算的方法对比研究了YL113铝合金在磷酸盐和硅酸盐电解液体系下PEO陶瓷层的断裂行为及界面结合性能。得到两种体系下PEO陶瓷层在拉伸过程中涂层裂纹和界面裂纹萌生、扩展、断裂以及分布的规律。发现了YL113铝合金PEO处理后复合强度较铝合金原始强度有所降低,并且硅酸盐对应降低幅度大于磷酸盐PEO处理情况,并作了简要分析。最后通过原位拉伸实验结合有限元方法计算得到YL113铝合金PEO陶瓷层的拉伸强度和界面剪切强度应力水平分别为:磷酸盐拉伸强度σs =200Mpa,界面剪切强度τs=120MPa。硅酸盐拉伸强度σs >247Mpa,界面剪切强度τs >137MPa 。

摘要： 通过在聚合过程中添加少量2，5-二羟基对苯二甲酸(DHTA)部分替代对苯二甲酸(TPA)与4，6一二氨基间苯二酚(DAR)盐酸盐进行共聚，合成了一系列大分子链上含有羟基基团的DHPBO共聚物，并制得其初生纤维。利用FTIR、接触角等分析手段对其化学结构和纤维表面性能进行了表征，通过单丝拔出实验和SEM考察了DHPBO纤维与环氧树脂基体的界面剪切强度，并采用轴向压缩弯曲实验和紫外光加速老化实验评价了羟基基团的引入对提高纤维压缩性能和抗紫外性能的影响。结果表明，羟基基团的引入使得DHPBO纤维的表面亲水性、与环氧树脂的界面剪切强度以及纤维的压缩性能和抗紫外性能都有了显著提高。

摘要： 本文研究了非晶态带材表面处理方法。试验结果表明，采用KH-560处理剂处理非晶态带材后，界面剪切强度达到了18MPa。

摘要： 采用纳米SiO2改性环氧树脂乳液上浆剂和未改性乳液上浆剂对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行表面上浆,利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和动态接触角(DCAA)方法研究了未上浆、未改性和改性上浆碳纤维的表面状态,并用单纤维碎裂法评估了上浆剂对碳纤维与环氧树脂界面粘接的影响.结果表明:上浆后,碳纤维表面的粗糙度和表面能都增大.碳纤维经改性乳液上浆剂和未改性乳液上浆剂上浆后,其单纤维复合材料的界面剪切强度(IFSS)分别比未上浆的提高了79％和41％.说明上浆剂中添加纳米SiO2可以显著增强上浆碳纤维与基体树脂间的界面粘接。

摘要： 聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维是一种新型高强度、高模量的增强纤维材料,并且具有优异的耐热性能[1-3]。但PBO 分子规则有序的取向结构使得纤维表面非常光滑,纤维表面极性也很小,这使纤维不易与树脂浸润,导致纤维与树脂基体结合的界面性能差,界面剪切强度低,严重地制约了它在高性能复合材料中的应用。因此需要对PBO 纤维表面进行改性,使纤维表面粗糙,提高表面自由能,增加纤维表面极性官能团数量,从而提高纤维与树脂基体的界面剪切强度,这已经成为制作PBO 纤维增强树脂基复合材料的关键技术。本文采用PPA/乙酸体系结合偶联剂处理的方法对PBO 纤维表面进行化学改性。

摘要： 分析了树脂基复合材料受力状况下对界面结合的要求,着重介绍了微量冲击和临界纤维断裂长度分析两种检测树脂基复合材料界面剪切强度的方法,及其研究成果.通过对单丝纤维断点周围基体树脂形态的分析,提出了一种判断优化界面的方法.

摘要： 本发明提供了一种界面剪切应力强度因子和剪切刚度综合测试系统和工艺。所述测试系统包括加压模块、测量模块和综合计算模块。加压模块能够使试件沿预制裂纹发生剪切破坏；测量模块能够拍摄试件发生剪切破坏的数字图像；综合计算模块能够计算并输出界面剪切应力强度因子和/或界面剪切刚度。所述测试工艺包括：制备含有预制裂纹的试件块；利用测量系统对试件施加荷载，记录试件断裂的全过程；获取所有时刻的裂纹尖端附近位移场，根据界面剪切应力强度因子公式算法计算界面裂纹动态应力强度因子；获取所有时刻的指定计算点的坐标，根据界面剪切刚度公式算法计算界面剪切刚度。本发明操作简单，结果准确可靠，可对裂纹走向进行合理预测。

摘要： 本发明涉及一种土层界面剪切试验机及土层界面剪切试验箱，土层界面剪切试验箱包括上箱体和下箱体，下箱体具有与上箱体相通以用于填充试验土层的内腔或者下箱体具有用于与上箱体中的试验土层摩擦接触的阻力板，上箱体的上端敞开，竖向加载机构的动力输出端上设置有用于对上箱体中的试验土层施压的上压板，下箱体与装置架之间设置有导向方向沿横向的下部导向结构，上箱体与下箱体之间设置有导向方向沿横向的上部导向结构，横向加载机构的动力输出端与所述下箱体传动连接。本发明提供了一种能够对土层界面剪切力进行试验的土层界面剪切试验机及该土层界面剪切试验机中使用的土层界面剪切试验箱。

摘要： 本发明公开了一种柔性基体‑涂层界面剪切结合强度测试系统和方法，属于材料性能测试领域。其包括长方体形状的柔性基体‑涂层试样、两个完全相同的长方体形状的连接块、上夹具、下夹具和电子万能试验机。本发明先切取柔性基体‑涂层试样，然后将连接块利用粘结剂错开粘结在基体和涂层表面，再进行匀速压缩剪切，根据基体‑涂层破坏时的总载荷来计算柔性基体‑涂层的界面剪切结合强度。本发明解决了柔性基体因为受力后容易变形导致的柔性基体‑涂层的界面剪切结合强度难测试问题，实现了柔性基体‑涂层界面剪切结合强度的测试。

摘要： 本实用新型涉及一种土层界面剪切试验机及土层界面剪切试验箱，土层界面剪切试验箱包括上箱体和下箱体，下箱体具有与上箱体相通以用于填充试验土层的内腔或者下箱体具有用于与上箱体中的试验土层摩擦接触的阻力板，上箱体的上端敞开，竖向加载机构的动力输出端上设置有用于对上箱体中的试验土层施压的上压板，下箱体与装置架之间设置有导向方向沿横向的下部导向结构，上箱体与下箱体之间设置有导向方向沿横向的上部导向结构，横向加载机构的动力输出端与所述下箱体传动连接。本实用新型提供了一种能够对土层界面剪切力进行试验的土层界面剪切试验机及该土层界面剪切试验机中使用的土层界面剪切试验箱。

摘要： 本发明公开了一种水泥环界面剪切强度和抗压强度的分析方法，包括如下步骤：选择A1n和A1f为计算声波衰减率的声幅测量信息；整理声波测量数据；计算界面剪切强度、养护时间、声波衰减率；得到界面剪切强度、水泥抗压强度与对应的养护时间、声波衰减率的关系。通过本发明研究不同养护条件下水泥石抗压强度、水泥环界面胶结强度与声波测井响应之间的关系，为固井质量评价工作提供可靠的依据。

摘要： 本发明公开了一种基于磁性纤维应力阻抗效应的热固性树脂基复合材料界面剪切强度的测试方法。本发明包括：S1：待测试样的制备；S2：待测样品的阻抗性能测试和树脂包埋长度统计，得到阻抗‑包埋长度的关系图谱；S3:根据阻抗变化值与总包埋长度拟合曲线斜率k，代入阻抗‑界面剪切强度转换公式得到复合材料的界面剪切强度。本发明采用应力转移模型，通过测量磁性纤维的阻抗间接测试界面剪切强度，该方法对样品制备以及测试设备要求低，操作简单，可提高复合材料界面剪切强度测试的效率和准确性，可用于快速判断和筛选良好界面粘接性能的热固性树脂体系。

摘要： 本发明公开一种用于固井第二界面剪切强度参数测试的试样制备方法，应用于油气井工程技术领域，针对现有技术存在的测试结果离散性较大、无法计算黏聚力和内摩擦角等剪切强度参数的问题；本发明首先在选取初始的岩石试样上，根据模拟钻井后井壁的不同粗糙状态，制备含凹凸起伏表面的岩石试样；然后进行岩石试样粗糙表面沉积钻井液泥浆、岩石试样粗糙表面流体冲洗、岩石试样粗糙表面继续浇筑固井水泥浆，接着通过整体养护形成含界面的岩石‑水泥石组合体；脱模后切割得到含界面的用于剪切强度参数测试的样品；采用本发明方法可以同时制备多个相同的测试样品，从而实现不同法向应力直剪试验确定界面剪切强度参数。

摘要： 一种紧凑型复合材料界面剪切强度测试装置及利用其测试复合材料界面剪切强度的方法，它涉及一种复合材料界面剪切强度测试装置及测试复合材料界面剪切强度的方法。本发明的目的是要解决现有唯一能对实际待测复合材料样品进行纯粹界面强度定量测定的微脱粘测试装置因体积过大，难以在低温环境腔内集成，不能用于测量低温环境中复合材料的界面剪切强度的问题。装置包括固定基座、微拉伸测试系统和微滴夹持系统；方法：一、制备界面剪切强度测试试样；二、界面剪切强度测试；三、根据公式计算复合材料界面剪切强度τ。本发明可获得一种紧凑型复合材料界面剪切强度测试装置及利用其测试复合材料界面剪切强度的方法。

摘要： 本发明公开了一种水泥环界面剪切强度和抗压强度的分析方法，包括如下步骤：选择A1n和A1f为计算声波衰减率的声幅测量信息；整理声波测量数据；计算界面剪切强度、养护时间、声波衰减率；得到界面剪切强度、水泥抗压强度与对应的养护时间、声波衰减率的关系。通过本发明研究不同养护条件下水泥石抗压强度、水泥环界面胶结强度与声波测井响应之间的关系，为固井质量评价工作提供可靠的依据。

摘要： 本实用新型公开了建筑材料检测技术领域的一种应用于建筑材料界面剪切强度检测的实验装置，包括底板，所述底板的顶端面左右对称设置有两组支撑杆，两组所述支撑杆的顶端面固定连接有顶板，每组所述支撑杆的外壁套接设置有滑动连接的滑动套管，两组所述滑动套管之间固定连接有活动板，所述活动板的顶端面对称固定连接有电动液压杆，所述活动板的底端面设置有通过螺栓可拆卸连接的剪切刀，所述底板的顶端面对称设置有两组固定板，两组所述固定板朝向底板中心的一端面设置有两组活动连接的弹性机构，两组所述弹性机构远离固定板的一端面设置有活动连接的限制板，本实用新型旨在解决剪切强度检测实验装置不方便对于物料进行固定的问题。