复合材料科学与工程

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1. 复合材料机翼翼梁的制造及应用概况

方宜武, 王显峰, 孙成, 肖军

复合材料科学与工程 2014, 0 (2): 69-74.

摘要（28）

PDF （2055KB）（384）

机翼翼梁是飞机的主承力结构,西方发达国家在成熟的碳纤维复合材料制造技术的基础上,已在多种先进飞机上采用全部由碳纤维复合材料制造的翼梁;而国内在这一方面的研究才起步不久,尚未形成完善实用的制造技术。本文简述了国外几种先进飞机的复合材料机翼翼梁的制造方法,并指出了这一领域的发展趋势,以作为我国未来复合材料机翼翼梁研制的参考。

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2. 风力机叶片结构强度复合材料力学分析方法研究

郭小锋, 郭士锐, 杨树峰, 曹衍龙

玻璃钢/复合材料 2017, 0 (5): 16-21.

摘要（98）

PDF （5113KB）（514）

截面结构强度分析校核方法是风力机叶片设计优化的关键问题。针对现有的叶片工程力学计算方法精度不高、有限元分析方法计算开销较大的问题,在研究风力机复合材料叶片结构设计模型的基础上,基于复合材料力学理论,推导出计算叶片截面周向各处拉伸和剪切应变的计算公式;在叶片生命周期内的极限载荷下,对某1.5 MW叶片进行了结构强度计算和分析,通过与该叶片在当量极限载荷下的测试结果对比,验证了所述方法的有效性。

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3. 蜂窝夹层结构冲击试验与仿真研究综述

李宗权, 张胜兰, 杨稳

复合材料科学与工程 2022, 0 (3): 121-128. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220328.018

摘要（103）

PDF （2428KB）（329）

蜂窝夹层结构因优异的耐撞性能和吸能能力,被广泛用于航空航天、汽车工业和船舶等领域。然而,蜂窝夹层结构在服役过程中很容易遭受到各种速度的冲击,这些冲击可能会导致蜂窝夹层结构性能的下降甚至损坏。因此对蜂窝夹层结构进行试验以及仿真分析,研究蜂窝夹层结构的抗冲击性能以及冲击过程十分重要。本文从蜂窝夹层结构冲击试验及仿真方面对国内外的研究成果进行了归纳和总结,在试验研究中总结了低速冲击和高速冲击的试验方案,包括摆锤冲击试验、落锤冲击试验以及空气炮试验。在仿真方面,从蜂窝夹层结构的建模、材料的损伤失效、冲击过程以及结构参数对冲击性能的影响等方面进行了汇总分析。最后对蜂窝夹层结构的冲击试验及仿真的研究趋势进行了展望。

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4. 复合材料无损检测技术研究进展

葛邦, 杨涛, 高殿斌, 李明

玻璃钢/复合材料 2009, 205 (6): 67-71.

摘要（4068）

PDF （873KB）（4493）

复合材料检测技术在复合材料生产应用中起着非常重要的作用。本文介绍了国内外复合材料检测研究的不同

方法，包括传统的声、光、电磁波等检测技术以及近年来发展比较迅速的新的检测技术，并扼要阐述了小波变换、

神经网络等几种在复合材料检测过程中有着相当重要作用的信号处理方法。

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5. 基于人工神经网络的热固性树脂基复合材料固化变形预测研究综述

罗玲, 田智立, 张涛, 刘雷波, 李卓达, 李丽英

复合材料科学与工程 2022, 0 (11): 120-127. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20221128.018

摘要（41）

PDF （3584KB）（238）

热固性树脂基复合材料相对于传统材料而言优点众多,如其出色的物理和力学性能,以及其前期设计和后期制造过程中的可设计性,在航空航天行业内极具吸引力。然而其工艺引起的变形缺陷仍是至关重要的问题,该缺陷会造成装配困难、残余应力等。本文报道了热固性树脂基复合材料热压成型工艺过程中产生的固化变形行为研究现状,主要介绍了固化变形机理、固化变形的数值模拟方法、人工神经网络方法及其在固化变形上的应用。重点放在人工神经网络方法在热固性树脂基复合材料固化变形研究的最新进展,为复合材料固化变形的高通量预测和逆向设计提供方向和参考,最后简要讨论其主要发展方向。

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6. 环氧树脂固化动力学的研究及应用

李恒, 王德海, 钱夏庆

复合材料科学与工程 2013, 0 (4): 43-50.

摘要（58）

PDF （1282KB）（218）

等温和非等温DSC是研究环氧树脂固化动力学的有效方法,本文综述了采用DSC法研究环氧树脂固化动力学方法(模型拟合法和非模型法)的研究进展,介绍了环氧树脂动力学研究在不同环氧树脂体系中的应用,并展望了动力学研究的发展方向。

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7. 连续纤维增强热塑性复合材料成型工艺研究进展

王子健, 周晓东

复合材料科学与工程 2021, 0 (10): 120-128. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210828.031

摘要（192）

PDF （6013KB）（390）

连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)具有高抗冲击性、高韧性、良好的耐热性能和电性能,无须低温贮存且无贮存期,损伤容限较高,废料可回收再利用等独特优点,在市场上所占比例日益增长,成为应用最广的复合材料之一。本文针对CFRTP成型工艺的不同种类,分别就模压成型、缠绕成型、铺放成型、拉挤成型以及3D打印成型工艺进行了介绍,阐述了各种成型工艺的研究进展与应用现状,并对CFRTP成型工艺的未来发展方向进行了展望。

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8. 高性能玻璃纤维发展历程与方向

祖群

复合材料科学与工程 2014, 0 (9): 19-23.

摘要（44）

PDF （872KB）（301）

本文针对近年来不断发展的高强度、低介电、耐高温等高性能玻璃纤维,重点介绍了我国高性能玻璃纤维的发展历程,探讨高性能玻璃纤维发展方向。

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9. 异质多层复合板层间剪切强度测量计算方法

周俊, 王阳, 黄明, 翟孟雷, 陈文广, 张娜, 刘春太

复合材料科学与工程 2023, 0 (11): 5-11. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20231128.001

摘要（136）

PDF （8359KB）（196）

在现有的复合材料层间剪切强度测试方法中,用于计算强度的公式仅含有试样的几何参数而未考虑模量和中性面变化,所以仅适用于各向同性或横观各向同性复合板,对于不同材料非均匀铺设的异质多层复合板,使用该方法会得到不同严重程度的错误结果。鉴于此,本文首先构建了三层异质复合板中性面位置及层间切应力计算方法,进而推导出 n层复合板中性面及层间切应力计算通式,结合短梁剪切法,建立了异质多层复合板层间剪切强度测量计算方法。计算分析表明,对于异质复合板,其最大相对层间切应力会随各层模量的变化而改变,其中性面也不再位于试样几何中心。针对GFRPP/胶/GFRPP和GFRPP/胶/钢这两类三层异质复合板的试验结果表明,本文方法能较准确地测量计算出异质复合板层间剪切强度,而现有方法则会随复合板各向异性程度的增加而逐渐偏离真实值。

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10. 基于各向异性超弹本构的轮胎侧偏分析

孙戬, 陈云辉, 张守京

复合材料科学与工程 2023, 0 (3): 5-10. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20230328.001

摘要（133）

PDF （3831KB）（189）

为了准确描述帘线-橡胶轮胎侧偏的力学特性,基于单向纤维增强连续介质力学,给出了一种可用于仿真分析轮胎侧偏的帘线-橡胶复合材料各向异性超弹性本构模型。该模型中应变能被解耦为橡胶基体应变能、帘线拉伸应变能和橡胶与帘线之间的角剪切应变能;结合实验数据标定了模型参数,将标定后的各向异性超弹本构模型用于轮胎接地和侧偏分析;为各向异性超弹性复合材料本构模型的开发以及高精度帘线-橡胶轮胎模型研发提供了重要的研究基础。

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11. 高速永磁电机转子碳纤维护套张力缠绕仿真分析

肖剑雄, 周向, 申政

复合材料科学与工程 2022, 0 (1): 68-72. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220128.010

摘要（134）

PDF （3097KB）（186）

对于表贴式结构的高速永磁电机,其转子永磁体在高速旋转时产生的较大离心力作用下易于发生破坏。采用张力缠绕技术制备的碳纤维复合材料转子护套可以有效确保电机转子安全稳定运行。通过ANSYS Workbench对一台高速永磁电机表贴式转子碳纤维护套张力缠绕进行了有限元仿真分析。结果表明,通过等效温度场法与生死单元法建立的有限元模型较为准确地模拟出了缠绕过程中受应力松弛效应作用下的护套应力场,从而为后续转子运行工况仿真计算提供了输入条件。此外,在纤维缠绕预应力作用下,护套对转子产生的预紧压力可以确保在转子运行过程中永磁体与转轴始终处于压紧状态,并且护套与永磁体仍处于强度安全范围内,转子保持安全稳定运行。

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12. 连续纤维增强热塑性树脂预浸料的研究进展

田振生, 刘大伟, 李刚, 杨小平

复合材料科学与工程 2013, 0 (7): 53-58.

摘要（79）

PDF （831KB）（181）

本文总结了连续纤维增强热塑性树脂预浸料的发展及应用,分析了热塑性预浸料可选择的增强纤维和基体树脂,以及国外商业化热塑性预浸料的进展;讨论了热塑性预浸料不同制备技术的优缺点,重点阐述了熔融浸渍工艺实施的难点,并指出熔融浸渍和薄膜层叠法相结合的工艺是比较适合制备热塑性预浸料的成型方法。

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13. 复合材料Ⅱ型分层ENF试验数据处理方法对比分析

王雅娜, 赵魏

复合材料科学与工程 2022, 0 (7): 81-92. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220728.013

摘要（149）

PDF （2284KB）（180）

Ⅱ型分层是复合材料层板结构中常见的一种层间裂纹扩展模式,因此Ⅱ型层间断裂韧性是评估材料层间性能以及复合材料结构设计、分析不可或缺的力学性能参数。复合材料Ⅱ型层间断裂韧性测试有多种试验方法,其中以基于端部缺口梁三点弯曲(ENF)的试验方法最广泛。鉴于ENF试验中Ⅱ型分层驱动机制的复杂性和众多的影响因素,国内外研究人员提出了许多Ⅱ型层间断裂韧性的数据处理方法,在同一个ENF试验中采用不同的数据处理方法可能得到不一致的Ⅱ型层间断裂韧性测试结果。为了便于工程人员深入理解不同Ⅱ型层间断裂韧性数据处理方法的差异,本文首次系统地梳理了现存的各种基于ENF试验的Ⅱ型层间断裂韧性数据处理方法的力学原理、简化条件、推导过程,讨论了不同Ⅱ型层间断裂韧性数据处理方法的精度和适用范围,可为复合材料研制、测试、设计人员提供有用的指导。

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14. 碳纤维/环氧树脂复合材料-金属连接结构面外拉伸失效机制

余章杰, 张琪, 蔡登安, 戴征征, 周光明

复合材料科学与工程 2023, 0 (7): 5-12. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20230728.001

摘要（144）

PDF （5972KB）（148）

采用试验与数值模拟相结合的方式对复合材料-金属连接结构的面外拉伸失效机制进行了研究,探究了铝合金下垫块尺寸变化对结构承载能力及失效机制的影响。研究发现:增大铝合金下垫块与复合材料层合板的接触面积能够提高结构的承载能力;无倒角处理的铝合金下垫块会对层合板产生明显的剪切作用,引发层合板分层,致使结构过早发生破坏;在铝合金下垫块增设倒角可避免层合板发生分层,并提高结构的承载能力。结合本构方程、改进的三维Hashin准则及刚度退化方法,建立了复合材料-金属连接结构的渐进损伤模型,得到了结构的预测失效载荷及破坏形式,所得结果与试验结果一致。

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15. 基于NOL环的高性能纤维与环氧树脂的匹配性研究

兰总金,祖磊,惠鹏,胡兰馨

玻璃钢/复合材料 2018, 0 (3): 45-51.

摘要（181）

PDF （4229KB）（737）

纤维与树脂的界面对复合材料的整体力学性能有着显著的影响。基于NOL环的宏观力学测试一般被用来反映复合材料的界面粘结性能,因此适用于评价纤维与树脂之间的宏观力学性能匹配性。为了探究高性能碳纤维T700SC、T800HB及高强玻璃纤维与环氧树脂的宏观力学性能匹配性,本研究首先根据GB/T 1458—2008国家标准制备NOL环试样,再借助NOL环的拉伸和层间剪切强度测试分析了高性能纤维与环氧树脂不同匹配组合宏观力学性能差异的原因,并寻找出最佳匹配组合。结果表明:玻璃纤维与环氧树脂的界面存在最佳的粘结强度,而且不同粘结强度导致拉伸强度和破坏机理不同,而碳纤维复合材料界面性能较差,容易分层破坏;T800HB与环氧树脂的宏观力学匹配性优于T700SC,环氧树脂力学性能、碳纤维的表面微观结构与性质以及环氧树脂与碳纤维之间的相互作用关系是影响界面粘结性能的根本原因。该研究在高性能纤维单向复合材料的材料选择与设计方面具有现实意义。

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16. 基于内聚力模型的复合材料裂纹扩展研究

何振鹏, 邓殿凯, 刘国峰, 孙爱俊, 钱俊泽, 黎柏春, 胡艺馨, 杨帆

复合材料科学与工程 2022, 0 (1): 5-12. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220128.001

摘要（201）

PDF （5239KB）（333）

在内聚力本构模型的基础上发展了三维零厚度内聚力单元的数值计算方法,结合有限单元理论推导双线性内聚力模型和基于势能的内聚力模型的有限元格式,通过运用ABAQUS-UEL用户单元子程序模块开发了一种三维八节点的内聚力单元,与实际的复合材料分层试验结果和有限元软件中的模拟结果进行比较,证明其能较准确地模拟含裂纹的复合材料分层损伤问题。并将数值程序应用在复合材料分层损伤机理的研究中,对比双线性内聚力模型和基于势能的PPR内聚力模型,结果表明基于势能的PPR损伤准则用于计算分层损伤具有计算成本低、收敛性高、准确度高的优点,进一步阐明了峰值强度、内聚区长度、复合材料的铺层角度对内聚力模型数值收敛性和计算精确度的影响规律。

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17. 编织机及编织工艺的发展

赵展, Md. Hasab Ikbal, 李炜

复合材料科学与工程 2014, 0 (10): 90-95.

摘要（31）

PDF （1929KB）（179）

编织是一种重要的预制件成型技术。编织构件具有不分层整体结构、沿编织方向截面可连续变化、复杂结构构件一次成型等特点,具有耐冲击、抗分层、抗蠕变等优异性能。编织物在工程、航空航天、汽车制造等领域广泛应用。本文系统地介绍了编织机、工作原理、各种编织结构及编织结构中具有代表性的单胞结构,讨论了编织机的应用及主要研究方向。

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18. 碳纤维复合材料开孔层合板压缩损伤预测和模型比较

唐荆, 陈啸, 杨科

玻璃钢/复合材料 2019, 0 (10): 33-39.

摘要（116）

PDF （5991KB）（314）

针对平面和弧面开孔层合板采用Abaqus有限元软件建立了壳单元、壳-胶层混合单元以及壳-实体混合单元有限元模型,并分别采用通用的Abaqus内置程序和自定义的用户子程序进行层合板压缩损伤分析。模型选取Hashin、改进Tsai-Wu和Quads失效准则分析了两种层合板在开孔压缩过程中的屈曲变形、层内失效及分层,并与文献中的试验进行对比。结果表明,本文所建的五种模型对弧面开孔层合板的强度预测误差均小于7%,且能捕捉到圆孔周围损伤起始以及承载力下降。仅依靠Abaqus程序内置Hashin失效准则的壳模型即可为弧面开孔层合板提供较为简单高效的强度评估,但在平面开孔层合板中采用改进Tsai-Wu失效准则的自定义子程序对强度和损伤预测更为可靠。

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19. 碳/玻混杂复合材料层合板单钉螺栓连接孔边应力分析

仇刚, 朱福先, 朱兴民, 徐先宜

复合材料科学与工程 2023, 0 (3): 18-26. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220628.032

摘要（112）

PDF （20769KB）（148）

基于经典层合板理论和复合材料机械连接结构螺栓孔边应力计算公式,推导了碳/玻混杂复合材料单钉螺栓连接结构孔边应力的计算方法。以碳/玻混杂复合材料层合板单钉螺栓连接结构为例,计算了各纤维铺层孔边径向应力、环向应力和剪切应力的分布规律。同时,采用ABAQUS有限元软件建立了碳/玻混杂复合材料层合板单钉螺栓连接结构的有限元模型,分析了层合板孔边的应力。结果表明,理论计算结果与有限元结果吻合较好,验证了解析方法的有效性。

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20. 酚醛树脂的耐冲击增韧改性及其固化动力学研究

许国娟, 贾晨辉, 陈敬菊, 田谋锋

复合材料科学与工程 2022, 0 (4): 104-110. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220428.017

摘要（105）

PDF （4274KB）（153）

选用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、核壳橡胶、丁腈橡胶及环氧树脂作为增韧剂,对酚醛树脂进行增韧改性;通过制备复合材料试板进行耐冲击性能评价,研究了不同增韧剂体系及增韧剂添加量对酚醛树脂增韧效果的影响;通过流变、DSC测试结合非等温动力学方法研究了增韧改性酚醛树脂的固化动力学;并通过SEM观察试板冲击后的断面形貌,对增韧机理进行了解释。结果表明:以PVB为增韧剂改性酚醛树脂的韧性效果提升最为显著,且PVB的加入不会对该酚醛树脂体系的固化动力学造成影响;PVB添加量为15%时,改性酚醛树脂复材试板的耐冲击性能达到最大值23.72 J,且通过SEM分析,增韧改性酚醛树脂中加入的PVB使树脂基体在受到外力冲击时呈现出较好的韧性断裂。

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21. 大型风电叶片灌注银纹问题研究与解决

吴双, 何贵斌, 牛彭彭

复合材料科学与工程 2020, 0 (7): 98-102.

摘要（150）

PDF （4642KB）（524）

海上及陆上低风速风电的发展促使风电叶片的长度和根部直径急速增大,随之而来的是超大型叶片根部灌注银纹问题的产生。研究表明叶片根部灌注的银纹问题主要发生在树脂灌注固化过程。本文通过研究调整叶片根部树脂灌注固化产生的内应力,减缓叶片后固化过程的内应力释放,有效地解决了大型风电叶片根部的灌注银纹问题。

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22. 塑料内胆复合材料气瓶有限元分析与爆破试验

胡正云, 陈明和, 翁益明, 潘勃

复合材料科学与工程 2021, 0 (10): 89-95. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20211028.013

摘要（124）

PDF （2748KB）（183）

本文针对塑料内胆70 MPa碳纤维全缠绕气瓶进行铺层设计、模拟仿真分析与爆破试验研究。首先,基于网格理论对塑料内胆气瓶进行铺层设计;接着,采用ABAQUS建立气瓶的内胆模型与复合材料层模型;然后,通过UMAT子程序定义了气瓶筒身段与封头位置复合材料属性,基于Hashin损伤理论定义了渐进损伤模型,用于预测气瓶爆破压力;最后,对气瓶进行了爆破试验,并在试验过程中使用应变片采集了气瓶加载过程中的应变情况。结果表明,渐进损伤模型预测的爆破压力与试验结果的误差在10%之内,且预测的爆破位置与试验结果一致。

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23. 复合材料风扇机匣包容性相关研究进展

张昊, 孙宏杰, 孙建波, 张建宝, 刘永佼, 孙舰, 李忠

复合材料科学与工程 2022, 0 (7): 115-120. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220728.019

摘要（152）

PDF （3690KB）（135）

随着风扇包容机匣材料及结构设计的不断优化,目前已发展出多种不同结构形式的复合材料风扇机匣,考虑复合材料风扇机匣的服役工况,复合材料风扇机匣需要对叶片飞脱过程中产生的高能碎片具有足够的包容效果,因而包容性成为评判其工作性能优劣的重要依据之一。本文对目前在役的复合材料包容机匣种类做了简单阐述,归纳了适用于复合材料风扇包容机匣的包容性评价手段,总结了复合材料风扇包容机匣的包容损伤机制研究进展,对复合材料风扇包容机匣的包容性提升手段进行了论述,并在此基础上对复合材料风扇机匣包容性的进一步研究进行了展望。

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24. 大型风电叶片一体在线真空灌注技术与应用

颜晨, 卜丽静, 赵康南, 周瑞瑞

复合材料科学与工程 2020, 0 (10): 105-109.

摘要（146）

PDF （4213KB）（446）

随着风火同价时代的到来,风电机组兆瓦数及其扫风面积不断增大,叶片设计轻量化、大型化愈发明显,对真空灌注提出了更高的要求和挑战。常规真空灌注技术在用工、质量、成本、节能减排等方面存在较大改进空间,且叶片越大真空灌注质量风险及成本越高,叶片制造工厂急需一种技术领先、质量可靠、成本更优的风电叶片真空灌注技术。本文介绍了一体在线真空灌注技术在大型风电叶片成型工艺中的应用,对比其与常规真空灌注技术的优势所在,证明了该技术具有更高的应用价值。实践表明:与常规技术相比,该技术在人员配置上可减少33%,灌注缺陷降低80%,树脂成本每支节约60 kg,并实现了自动化连续在线出胶,具有较高的工程应用价值。

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25. PMI泡沫在微带天线阵面上的应用研究

刘秀利

复合材料科学与工程 2022, 0 (4): 87-91. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220428.014

摘要（77）

PDF （4851KB）（144）

为了实现某毫米波微带天线的低损耗透波这一设计需求,开展PMI泡沫夹层结构的微带天线阵面制造研究。选用硬性封孔结构PMI泡沫作为天线阵面上下两层微带之间的介质夹层材料,采用热固性导电半固化片作为胶接材料,并通过PCB真空热压工艺实现上述PMI泡沫夹层结构的胶接成型。详细论述了PMI泡沫夹层微带天线阵面的工艺流程、PMI泡沫选材方案、PMI泡沫加工注意事项及夹层结构胶接等工艺技术。根据提出的工艺方案试制了样件,并对样件进行电性能指标测试和拉力试验,试验结果表明:PMI夹层结构指标性能优异、胶接强度良好,满足微带天线阵面设计要求。

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26. 碳纤维平纹与斜纹编织复合材料低速冲击多尺度分析与对比

刘乐, 时建纬, 杨晶晶, 李成

复合材料科学与工程 2023, 0 (1): 16-25. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20230128.002

摘要（259）

PDF （8372KB）（189）

为了探究平纹与斜纹编织复合材料的冲击响应,构建了多尺度框架来进行二者的分析与比较。首先构造出介观下的平纹与斜纹编织结构几何模型来探究二者的力学性能,然后将平纹与斜纹编织几何模型进行局部均匀化从而转化为等效交叉层合板模型,最后把二者的等效交叉模型拓展为宏观下的低速冲击仿真模型,在6 J能量下做了冲击仿真模拟并与实验结果做了对比。仿真和实验结果显示,二者仿真下的冲击力变化趋势与实验下的冲击力变化趋势相似,说明了该多尺度框架的可行性。斜纹编织复合材料的冲击力峰值、冲击力震荡时间以及吸收能量都要高于平纹编织复合材料。

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27. 经编织物膜材双轴撕裂力学性能试验与数值研究

关晓宇, 陈建稳, 夏雨凡, 张阳

复合材料科学与工程 2020, 0 (7): 5-12.

摘要（119）

PDF （6866KB）（398）

在实际工程中,织物膜材料双轴撕裂损伤是膜结构破坏的关键诱因,其撕裂力学性能对于膜结构安全至关重要。本文采用试验与数值分析相结合的方法研究经编类织物复合膜材的双轴撕裂力学行为,应用ABAQUS软件建立考虑纱线及基体细观结构的双轴撕裂数值模型,进行了多应力比状态下膜材撕裂破坏过程分析,获得了膜材的撕裂强度和破坏模式特征,探讨分析了应力比状态对膜材撕裂力学性能的影响规律。结果表明:应力比状态的改变显著影响膜材的撕裂破坏模式、应力状态及撕裂强度;依据切缝角度及应力比的不同,可形成一、十及Z字形三类典型裂口。在临界应力状态下,经纬向应力比差值越大,裂缝尖端处应力集中现象越明显;由于经纬向纱线间承载的协调作用,45°切缝撕裂强度的最大值出现于应力比为1∶1时。

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28. 国产CCF800H碳纤维增强耐高温双马树脂基复合材料的力学性能

王迎芬, 潘翠红, 周洪飞, 孙占红

复合材料科学与工程 2022, 0 (11): 114-119. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20221128.017

摘要（123）

PDF （3145KB）（133）

采用热熔法制备预浸料,采用热压罐固化工艺制备了CCF800H/QY260E耐高温双马树脂基复合材料。首先测试了QY260E双马树脂的黏温特性,然后通过纤维表面扫描电镜测试、吸湿前后玻璃化转变温度测定、复合材料基本力学性能测试及断口形貌分析等方法,综合考察了国产CCF800H碳纤维复合材料的界面粘接性能、韧性和湿热性能。结果表明:QY260E树脂在较长的温度和时间范围内具有较低黏度。CCF800H/QY260E复合材料在71 ℃水浸14 d后的饱和吸水率仅为0.66%,其 T _g仅比干态(286 ℃)下降了21 ℃,230 ℃湿态时0°拉伸强度较室温干态保持率大于80%,开孔拉伸强度较室温干态保持率大于90%,260 ℃湿态时0°拉伸强度较室温干态保持率大于70%,开孔拉伸强度大于90%,230 ℃及260 ℃湿态下,层间剪切强度、开孔压缩强度较干态下保持率均大于40%,冲击后压缩强度接近国外先进复合材料IM7-5250-4的水平,且90°拉伸试样和层间剪切试样纤维与树脂结合紧密。实验结果表明CCF800H/QY260E复合材料具有良好的力学性能和湿热性能。

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29. 复合材料层合结构抗冲击性能研究进展

石南南, 亢志宽, 王利辉, 王小娟, 赵卓

复合材料科学与工程 2021, 0 (2): 115-122.

摘要（160）

PDF （4826KB）（265）

层压复合材料因具有良好的综合力学性能,被广泛用于工业民用、建筑桥梁、军事等结构中。综述了四类复合材料层合结构的抗冲击性能,包括纤维增强复合材料、混杂纤维增强复合材料、仿生复合材料和功能梯度复合材料。总结了国内外复合材料层合结构抗冲击性能的研究现状,分析四类常见复合材料层合结构的抗冲击特性。结合复合材料层合结构抗冲击性能的研究进展,对未来复合材料层合结构在抗冲击方面的应用进行了展望。

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30. PMI泡沫夹层碳纤维复合材料的制备及力学表征

原崇新, 董青海, 何斌

复合材料科学与工程 2021, 0 (4): 89-92. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210428.013

摘要（158）

PDF （6570KB）（256）

由于具有较好的力学性能和工艺稳定性,聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫夹层结构在航空领域得到了大量的应用。目前飞机上通常采用预浸料与泡沫热压罐固化制造夹层结构,这种工艺成本较高且只能保证贴模面的表面质量。本文中采用闭模液体成型工艺制备了质量稳定的泡沫夹层结构,对比了同时注胶与交替注胶的制备方法,结果表明交替注胶可以得到更好的成型质量。并对泡沫芯材的力学性能进行了测试,在此基础上建立了泡沫材料的失效模型,并通过有限元分析了其三点弯曲、侧压屈曲等力学性能,有限元模型分析结果与实际测试结果基本一致,有限元模型可揭示在这些加载条件下夹层结构的破坏机理及渐进损伤过程,研究结果可推动高性能的航空用复合材料夹层结构的低成本化制备以及结构服役的虚拟试验。

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31. 环氧树脂与胺类固化剂当量比对固化物性能的影响

汪澎, 隋刚, 杨小平

复合材料科学与工程 2013, 0 (2): 22-27.

摘要（31）

PDF （1688KB）（126）

环氧固化物在许多工业领域有非常重要的应用价值。使用不同分子结构和不同用量的固化剂能够影响环氧树脂交联网络结构,进而影响环氧固化物的性能。通过对不同TDE-85 环氧树脂固化配方体系进行了反应动力学分析,静态和动态力学性能分析,考查固化剂种类和用量对环氧树脂浇铸体和碳纤维复合材料性能的影响。研究发现,含DDS 和DETDA 体系的固化反应均为接近一级反应,DDS 固化剂的反应活化能较高于DETDA 固化剂。随着固化剂活泼氢当量与环氧当量比值r的增加,树脂的固化度提高,拉伸强度和伸长率也相应增大,但其模量有所降低。同时,树脂体系的玻璃化转变温度随着r 值的增加先升高再降低。实验研究发现,树脂基体模量增加,相应的碳纤维单向复合材料样品的断裂模式从基体破坏为主转变为界面破坏,层间剪切强度也高。随着浇铸体基体模量的提高,复合材料层间剪切破坏模式由基体破坏转为界面破坏。

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32. 补片搭接长度对修理层合板湿热振动特性的研究

崔开心, 卢翔, 赵耀斌

复合材料科学与工程 2023, 0 (11): 12-20. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20231128.002

摘要（69）

PDF （16083KB）（104）

根据复合材料层合板损伤尺寸确定补片的搭接长度尤为重要,合适的搭接长度能够有效提高层合板的强度,延长使用寿命。通过数值仿真与试验验证,研究湿热效应下补片的搭接长度对修理层合板振动特性的影响。基于一阶剪切变形理论(FSDT)和Hamilton原理推导了层合板在湿热效应下的本构方程和自由振动控制方程。利用ABAQUS软件建立了双面阶梯修理层合板模型,分析了在不同温度、湿度和湿热耦合作用下,使用搭接长度 p分别为8 mm、10 mm、12.7 mm、14 mm、16 mm、18 mm的补片修理层合板与完整板的振动特性。结果表明:当温度 T为300~320.15 K, p为12.7 mm时,层合板的热稳定性与刚度恢复效果较好;当湿度 C为0%~0.158%, p为14 mm时,层合板的湿稳定性与刚度恢复效果较好;湿热耦合作用下,采用搭接长度较小的补片,固有频率变化较大,采用搭接长度过大的补片则会扩大修理区域导致层合板剩余刚度降低。 p值越靠近12.7~14 mm的修理构型,湿热效应对固有频率影响越小,层合板的湿热稳定性与修理效果越好。

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33. 复合橡胶基磁流变弹性体的动态力学特性研究与模型验证

马乾瑛, 李帅, 高晓敏, 吴宗欢

复合材料科学与工程 2023, 0 (9): 5-12. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20230928.001

摘要（81）

PDF （4128KB）（101）

本文对研发的复合橡胶基磁流变弹性体材料(MRE)的动态力学特性进行了研究,通过循环剪切试验测试了其力学性能。设计了三组剪切试验,分别研究应变幅值、加载频率、外加磁场对MRE力学性能的影响,绘制了在不同加载条件下MRE的滞回曲线,根据试验数据计算得到最大阻尼力、等效刚度、储能模量、耗散能、损耗模量和损耗因子。试验结果表明:MRE的耗能能力明显受到幅值和频率的影响,在200%的幅值和2.0 Hz的加载频率以内,其耗能能力与幅值和频率呈正相关,且其耗能能力受幅值影响比受频率影响更大;外加磁场也能提升MRE的耗能能力,但在50 mT以上的磁场强度下,此MRE性能的提升趋势明显减弱。最后采用Bouc-Wen模型对MRE的动态力学特性进行描述,通过Simulink自带最小二乘算法进行参数拟合,对拟合结果的分析表明,最大阻尼力与耗散能的最大拟合误差在10%以内,平均误差低于5%。

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34. 挖补修理蜂窝夹芯结构侧压强度的可靠性及灵敏度分析

王轩, 王威, 余芬, 邹润文, 王魁奎

复合材料科学与工程 2024, 0 (1): 5-12. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20240128.001

摘要（86）

PDF （3981KB）（100）

以挖补修理复合材料蜂窝夹芯结构为研究对象,考虑胶层性能的不确定性,通过ABAQUS-MATLAB-Python联合仿真,建立挖补修理蜂窝夹芯结构侧向压缩渐进损伤分析模型,得到随机变量与其所对应的输出响应。基于蒙特卡罗法进行可靠性分析,采用基于方差和失效概率的全局灵敏度分析方法进行参数灵敏度分析。结果表明:外载荷在不同数值区间下结构失效概率具有较大差异,在接近极限破坏载荷时失效概率显著增加;胶层厚度方向的弹性模量和面内两个相互垂直方向上的剪切模量对挖补修理蜂窝夹芯结构侧压强度方差和失效概率的影响较大。

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35. 超薄碳纤维复合材料结构电池制备及其性能评价

杨向涛, 王朝阳, 张金纳, 朱世杰, 郭海伟, 吴海宏, 仝立勇

复合材料科学与工程 2021, 0 (7): 39-47. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210728.007

摘要（174）

PDF （3253KB）（202）

智能系统、无人驾驶等现代交通的不断发展,对传统电池的轻量化、安全性、有效负载和循环寿命都提出了新的挑战。本文利用活性炭、介孔碳以及将两者按50%比例混合制备了三种不同的碳材料电极片,对其进行了微观形貌和电化学性能对比分析。选取性能最优的电极片与超薄碳纤维预浸料集成制备了结构电池,并采用万能试验机对其进行了拉伸、压缩、弯曲测试。实验结果表明:活性炭和介孔碳混杂制成的电极片具有更有利于离子迁移的表面形貌,用其制成的结构电池具有良好的充放电特性。在受载条件下,拉伸测试单位质量载荷小于240 kN/kg时,比电容和能量密度数据波动在15%以下;压缩测试单位质量载荷达到58 kN/kg时,比电容和能量密度提高了39.5%;弯曲测试单位质量载荷为16 kN/kg时,比电容和能量密度提高了12%。超薄碳纤维复合材料结构电池作为一种储能复合材料,在提高结构电池性能和系统轻量化方面具有巨大潜力。

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36. 基于损伤分形维数的树脂基复合材料冲击后压缩强度预测方法

姜文, 樊红星, 姚卫星, 陈方, 马铭泽

复合材料科学与工程 2023, 0 (3): 11-17. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220428.031

摘要（89）

PDF （6782KB）（105）

复合材料的承载能力对于低速冲击损伤非常敏感,复合材料冲击后压缩强度的预测对其工程应用至关重要。为此本文进行了三种不同铺层的碳纤维/环氧树脂5284RTM/U3160层合板目视可检损伤状态下剩余压缩强度试验。压缩试验前通过C扫获得了不同铺层层合板冲击损伤形貌,并基于分形维数研究了冲击损伤形貌。研究结果表明损伤分形维数越大的试验件冲击后压缩强度越低,据此提出了一种基于冲击损伤形貌分形维数的复合材料冲击后压缩性能预测模型。该方法将冲击损伤形貌等效成分形几何图形——Sierpinski地毯,通过损伤分形维数获得层合板损伤后不再参与承载的面积,进而获得层合板剩余压缩强度。模型预测结果与试验结果吻合较好,且无须冲击能量作为输入参数,工程应用方便。

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37. 基于预制分层损伤方法的复合材料三次冲击损伤研究

许良, 胡鸿铭, 周松, 宋万万

复合材料科学与工程 2023, 0 (11): 21-27. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20231128.003

摘要（68）

PDF （7883KB）（96）

在ABAQUS/Explicit中建立复合材料层合板三次冲击的三维仿真模型,采用预制分层损伤的方法,将前一次冲击损伤的状态变量预制进下一次冲击模型中,并将三维Hashin准则和刚度退化方案编入VUMAT子程序中。对层合板三次冲击过程中的层内损伤、层间损伤和接触力进行分析。结果表明,仿真结果与冲击试验结果吻合良好,所建立的模型可以较好地反映复合材料层合板三次冲击下的损伤演化过程。和后续冲击相比,第一次冲击的最大接触力最小,分层损伤的形状主要由第一次损伤形成,后续冲击仅增加分层损伤的损伤面积。

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38. 碳纤维增强复合材料层压板的热膨胀系数测量及理论计算方法

邱雪琼, 陈琳

复合材料科学与工程 2021, 0 (7): 28-32. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210728.005

摘要（192）

PDF （1398KB）（186）

随着复合材料在飞机结构中的应用增加,复合材料与金属混杂结构中复合材料与金属材料的热膨胀系数不匹配带来的热应力问题越来越不容忽视。为了分析结构中的热应力,材料的热膨胀系数必不可少,而复合材料热膨胀系数的各向异性、铺层依赖性以及纤维方向的低热膨胀率给其热膨胀系数的测量及层压板的热膨胀系数计算带来不便。依据ASTM E831标准和ASTM E289标准,分别采用热机械分析和剪切散斑干涉两种方法,测量了不同铺层T800级碳纤维增强复合材料层压板的热膨胀系数。研究了各种铺层层压板的热膨胀系数规律,给出了复合材料层压板面内热膨胀系数的理论计算公式。此研究结果有利于飞机结构设计阶段有限元分析中复合材料层压板热膨胀系数的快速计算。

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39. 民用客机短舱进气道唇口抗鸟撞试验研究与仿真分析

冯荣欣, 邢运, 倪阳, 杨先锋, 汲生成, 邓志

复合材料科学与工程 2022, 0 (9): 102-108. DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220928.015

摘要（184）

PDF （4462KB）（124）

为了研究民用客机短舱进气道结构的抗鸟撞性能,本文针对复合材料层合板结构的短舱进气道开展了鸟撞试验研究,试验研究结果表明:短舱进气道结构出现了唇口与搭接带板铆接处发生撕裂、唇口与前墙连接处紧固件发生拉脱、前墙与内外壁板连接处发生凹陷变形、进气道外壁板出现裂纹等损伤。此外,采用PAM-CRASH软件对短舱进气道结构进行鸟撞试验的有限元仿真验证,数值仿真结果表明:鸟体撞击模式、撞击过程、唇口结构损伤形貌、进气道前墙以及内外壁板上的应变与试验结果基本一致,表明建立的鸟撞数值仿真模型能够较好地模拟短舱进气道唇口的变形和失效行为。鸟撞试验及数值仿真分析研究结果表明短舱进气道唇口尽管损伤严重但前墙未被击穿,验证了结构的抗鸟撞性能。该研究所得结果可为短舱进气道的结构设计提供参考。

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40. 连续纤维增强热塑性预浸料制备工艺的研究进展

许云鹏, 颜春, 刘东, 徐海兵

复合材料科学与工程 2020, 0 (8): 123-128.

摘要（167）

PDF （1387KB）（308）

连续纤维增强热塑性复合材料综合性能优异,其应用与日俱增。作为热塑性复合材料制造用中间材料,连续纤维增强热塑性预浸料的制备和质量控制技术对于热塑性复合材料的发展来说至关重要。本文详细介绍了熔融浸渍法、溶剂浸渍法和粉末浸渍法三种工艺制备连续纤维增强热塑性预浸料的研究进展,总结了各种制备工艺的优缺点,并对高性能热塑性预浸料的发展趋势进行了展望。

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