复合材料科学与工程

李蓓蓓, 李炜

2014, 0(8): 5-10.

摘要 ( 45 )

PDF (1752KB) ( 77 )

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在合理的假设基础上,通过建立的展纱织物增强结构二维几何结构模型,预测展纱织物内纤维束屈曲状态,建立展纱织物复合材料的纤维体积分数的理论公式,分析纤维束屈曲率与纤维体积含量之间的关系。理论计算结果与实测值的比较,表明所提出的细观几何模型是合理的。

表面处理剂对碳纤维复合材料力学性能的影响

高泉喜, 郑威, 孔令美, 齐燕燕

2014, 0(8): 11-15.

摘要 ( 70 )

PDF (1556KB) ( 50 )

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用丙酮萃取了T 700碳纤维织物的表面处理剂,分析了处理剂的主要成份,考察了丙酮萃取次数与碳纤维表面处理剂含量之间的变化规律,采用真空辅助灌注成型工艺制备了带有不同含量处理剂的碳纤维增强乙烯基树脂基复合材料,并对其力学性能进行了测试。结果表明,处理剂的主要成份为双酚A环氧树脂,含量约为1.5%,碳纤维经丙酮萃取后表面粗糙度增加,增大了树脂的浸润性,其复合材料的力学性能尤其是弯曲强度得到显著提高。

内嵌CFRP筋加固混凝土试件的粘结性能试验研究

丁亚红, 申崔红, 徐平

2014, 0(8): 16-21.

摘要 ( 30 )

PDF (1616KB) ( 72 )

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在内嵌筋材加固混凝土试件中,良好的粘结质量是保证加固效果的关键。通过对13根内嵌碳纤维复合材料(CFRP)筋的拔出试验,研究了内嵌加固的粘结剪应力、破坏模式、试验现象,分析了混凝土强度、开槽尺寸对粘结性能的影响。结果表明,粘结试件达到破坏荷载时,剪应力的最大值出现在距加载端100~200mm的范围内;当发生结构胶与混凝土界面破坏时,随着混凝土强度的增加,粘结强度增大;开槽尺寸对破坏模式的影响较大。研究结果为实际工程应用提供依据,具有一定的参考价值。

端环氧基丁腈橡胶增韧氰酸酯树脂

樊勤, 王永丽, 周权, 倪礼忠

2014, 0(8): 22-26.

摘要 ( 40 )

PDF (2383KB) ( 68 )

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采用端环氧基丁腈橡胶(ETBN)对双酚A型氰酸酯树脂(CE)进行改性,通过FT-IR表征了CE/ETBN树脂体系固化前后的结构变化,同时对其力学性能进行了测试,最后结合SEM分析了改性体系结构与性能的关系。研究结果表明,采用ETBN增韧CE树脂的效果明显,CE-18树脂的弯曲强度达到最大值148MPa,CE-25树脂冲击强度和断裂韧性K_1c分别为35.07kJ/m²和1.32MPa·m^1/2。SEM表明CE/ETBN树脂体系中ETBN作为分散相均匀地分布在CE树脂基质中,起到了良好的增韧作用。CE/ETBN树脂体系的耐湿热性优良,水煮96h后吸水率均低于0.9%。

SiO₂/SiO₂陶瓷复合材料弯曲性能的研究

周绍建, 廉云清, 杨杰, 肖春

2014, 0(8): 27-30.

摘要 ( 30 )

PDF (2433KB) ( 74 )

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以2.5D石英纤维编织体、硅溶胶等为原料,采用溶胶-凝胶的方法制备了SiO₂/SiO₂复合材料。研究了热处理温度、钝化工艺对SiO₂/SiO₂复合材料的弯曲性能的影响,并研究了材料在RT~1000℃的弯曲性能及其影响因素。试验证明,当热处理温度为650℃时,材料力学性能最佳;试样经钝化工艺处理后,材料弯曲强度提高17%;SiO₂/SiO₂复合材料的高温弯曲性能在600~800℃出现拐点,拐点与熔融态的二氧化硅自愈合有关,800℃以后,材料的弯曲性能下降。

玻纤/聚醚砜/环氧复合材料老化性能研究

孟玲宇, 徐任信, 郑从伟, 王钧

2014, 0(8): 31-34.

摘要 ( 21 )

PDF (1180KB) ( 107 )

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以聚醚砜/环氧树脂为基体的复合材料具有高韧性和高耐热等优点,人们对其耐温和抗冲击性能进行了较为系统的研究,但对其老化性能研究不多。本文分别以双氰胺、二氯苯基二甲脲为潜伏性固化剂和促进剂,采用湿法制备了无碱玻璃纤维/聚醚砜/胺酚基三官能度环氧树脂预浸料,通过模压工艺制备了复合材料,对复合材料试样进行了湿热和紫外光老化处理,研究了老化条件对试样力学性能的影响。结果表明,经过28d湿热老化处理后,试样的拉伸、弯曲、压缩和冲击强度保留率分别为68.3%、60.9%、72.7%和82.8%,经过28d紫外光老化处理后,试样的拉伸、弯曲、压缩和冲击强度保留率分别为83.9%、78.9%、82.5%和72.0%。

聚三唑树脂的催化固化及其复合材料制备与性能

许建文, 万里强, 张存超, 郭冰

2014, 0(8): 35-40.

摘要 ( 36 )

PDF (1475KB) ( 53 )

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为了降低固化温度,简化固化工艺,在聚三唑树脂(PTA)体系中加入三苯基磷溴化亚铜作为催化剂,根据催化剂的用量与凝胶时间的关系,确定催化剂用量为最少单体摩尔量的3‰。在催化条件下,按照50℃/6h+100℃/2h+150℃/2h的固化程序模压制备复合材料(C-PTA/T300B),研究了催化剂对复合材料玻璃化转变温度(T_g)、热稳定性(T_d5)和力学性能的影响。结果表明,与未催化复合材料(PTA/T300B)相比,在力学性能保持不变的前提下,C-PTA-T300B复合材料的固化温度降低了30℃,后处理工艺得到极大简化;T_g提高了21℃;空气中T_d5提高了10℃,氮气中T_d5提高了5℃。

风力机叶片静力试验的有限元模拟方法研究

赵娜, 高阳

2014, 0(8): 41-43.

摘要 ( 32 )

PDF (835KB) ( 82 )

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要使风力机叶片的试验结果与数值模拟结果的偏差满足GL规范规定的相应要求,那么数值模型与叶片的实际试验状态相吻合是很关键的。一般应用有限元软件进行叶片结构分析时,边界条件为约束叶片根部,而实际在进行静力试验时,叶片是安装在轮毂上,轮毂再与支座固定在一起的,而轮毂并非刚体,因此模型中应考虑其对试验结果的影响。本文结合某大型水平轴风力机叶片的试验结果和数值模拟分析,证实了在叶片模型中加轮毂这种修正方法是有效的。

基于小波分析的复合材料层间损伤声发射行为

梁晓敏, 周伟, 庞艳荣, 包正宇

2014, 0(8): 44-48.

摘要 ( 25 )

PDF (1286KB) ( 47 )

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通过实时监测含分层复合材料加载破坏下缺陷演化的声发射信号,应用VBScript将波形数据串联成数据流进行分析,获取复合材料层间破坏的声发射响应特征。结果表明,复合材料Ⅰ型层间开裂过程中伴随有纤维损伤,而Ⅱ型只有基体开裂,从而导致Ⅰ型、Ⅱ型分层扩展过程中的声发射能量有很大差异;频谱分布图中,Ⅰ型破坏过程出现了两个波峰,两峰所对应的频率值即为树脂和纤维受载破坏的主要频率,Ⅱ型只有一个峰值。可以利用该结论为风电叶片复合材料分层破坏形式的识别提供借鉴。

基于Weibull概率分布的纤维增强复合材料损伤演化分析

吴毅彬

2014, 0(8): 49-53.

摘要 ( 28 )

PDF (1454KB) ( 56 )

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利用已有的纤维增强复合材料性试验样本,运用统计分析与拟合优度检验方法证明选取二参数Weibull分布函数近似估计纤维增强复合材料拉伸强度与弹性模量分布类型的合理性。通过拉伸强度与损伤变量的关系建立纤维增强复合材料的损伤演化模型,并利用试验数据与线性拟合方法推导不同层数纤维增强复合材料的演化方程。损伤演化分析结果表明,在同等损伤情况下,单层纤维增强复合材料比二、三、四层纤维增强复合材料拉伸强度分别高出10％、20％、25％,拉伸强度随着层数的增加呈逐渐降低趋势,而层数对材料弹性模量的影响可忽略不计。在此基础上,提出考虑粘贴层数的纤维增强复合材料拉伸强度修正系数κ_layer,系数建议值可供加固设计参考。

玻璃纤维复合材料砂石冲击数值模拟与试验研究

周春苹, 李兴德, 朱杉

2014, 0(8): 54-58.

摘要 ( 33 )

PDF (1691KB) ( 112 )

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本文总结以往砂石撞击的文献资料,得到砂石撞击时的速度和能量等参数。进行了砂石撞击复合材料平板的试验,并且建立了玻璃纤维复合材料平板砂石撞击的LS-DYNA有限元计算模型,将砂石撞击试验的结果与LS-DYNA有限元仿真计算的结果进行对比,使计算中的复合材料行为与试验中的行为相同。通过对砂石模型的编程处理,使计算中砂石的行为与砂石在撞击中的行为相一致。通过这种方法,得到了采用LS-DYNA软件计算砂石撞击时复合材料平板及砂石的准确参数及相关接触参数。在今后砂石撞击雷达罩的计算中,将复合材料平板的模型替换为雷达罩模型,即可形成准确的雷达罩与砂石撞击的有限元模型,再采用LS-DYNA进行雷达罩与砂石撞击的计算,便可得到可靠的仿真计算结果。

基于FRP的不配筋混凝土桥面结构工作性能研究

李游, 郑愚, 杨健彬, 魏木旺

2014, 0(8): 59-66.

摘要 ( 34 )

PDF (2894KB) ( 86 )

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为了提高混凝土桥面板的耐久性和降低维修成本,本次研究建立了一种基于FPR的不配筋混凝土桥面结构体系。该桥面结构合理利用面板内的拱效应作为承载机理,采用GFRP杆件作为横向约束杆件,因此面板本体内不需配置受力筋。以支撑梁、约束杆件间距和加载区位置为结构参数,本文建立了一组1∶3比例缩小的桥面结构试验模型并对其进行了静力加载试验。分析研究桥面结构在轮胎荷载作用下的结构响应,清晰揭示了拱效应对该桥面结构承载性能的作用和影响。基于所建立非线性有限元模型计算结果与试验结果吻合良好,本文采用该数值模型进行了深入的参数分析,研究混凝土强度、拱高以及外置FRP约束杆件配置方式变化对该结构工作性能的影响。

复合材料蜂窝夹层结构的局部脱粘缺陷修补评价

张娅婷, 陈亮, 李健芳, 付平俊

2014, 0(8): 67-71.

摘要 ( 38 )

PDF (1515KB) ( 61 )

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对于复合材料蜂窝夹层结构中出现的局部脱粘缺陷(Z≤100mm),提出局部注射修补的方法,依托ANSYS商业有限元软件建立有限元模型,并结合试验考察局部注射修补方法对局部脱粘缺陷的修补效果。结果表明,对于局部脱粘缺陷,局部注射修补后压缩强度能达到原有的80%左右,建立的有限元模型能够较为准确地预测蜂窝夹层试样的压缩强度和破坏模式。

玻璃钢夹砂管道穿越国道和高速公路的工程实践

杨建明, 时强, 潘多军, 吴循

2014, 0(8): 72-76.

摘要 ( 36 )

PDF (1369KB) ( 38 )

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本文结合白杨河引水工程实例,从工程概况、顶管内管线安装施工技术、涵洞内管线安装施工等方面介绍了在该工程中,玻璃钢夹砂管道跨越国道和高速公路的施工工艺及质量管理的重点及措施,对在工程施工中出现和可能出现的问题进行了探讨并提供了可行的解决方案。

芳纶Ⅲ纤维湿法缠绕工艺研究

贺莉, 尹术帮, 杨杰, 刘新东

2014, 0(8): 77-82.

摘要 ( 23 )

PDF (1454KB) ( 57 )

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在综合考虑力学性能、耐热性能、浸润性能以及工艺性能的基础上,研制了一种适用于芳纶Ⅲ纤维湿法缠绕的基体配方。实验结果表明,该配方35℃下的初始黏度低(430mPa·s),适用期长(≥8h),完全满足湿法缠绕要求。配方浇铸体拉伸强度、延伸率和弯曲强度分别为88.8MPa、3.23%和142.8MPa,马丁耐热温度为155.1℃,玻璃化转变温度为171.5℃。用其制备的芳纶Ⅲ纤维复合材料NOL环层间剪切强度、拉伸强度和模量分别达51.3MPa、2102MPa和96.1GPa,Φ150mm容器的容器特性系数平均值和纤维强度转化率平均值分别为34.8km和68.9%,均可达到干法缠绕成型的芳纶Ⅲ/R04复合材料性能水平。

混杂碳纤维/玄武岩纤维塑料筋的张拉力学性能

曹升虎, 吴智深, 马凯, 汪昕

2014, 0(8): 83-87.

摘要 ( 30 )

PDF (1826KB) ( 53 )

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实验研究了碳纤维、玄武岩纤维及其不同混杂比增强乙烯基树脂复合筋的张拉力学性能。结果表明,混杂复合筋的断裂应变随玄武岩纤维含量的增加逐渐增大,且均大于单一碳纤维复合筋的断裂应变,呈现正的混杂效应;弹性模量则随碳纤维相对含量的增大而增大,基本符合混合定律,而混杂筋的拉伸强度的实验值则高于理论值。

不同环境条件下GFRP筋长期力学性能实验对比研究

孙璨, 丘文浩, 曾宪彬, 郑愚

2014, 0(8): 88-91.

摘要 ( 34 )

PDF (881KB) ( 57 )

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对GFRP筋在混凝土包裹、碱性溶液浸泡及自然环境紫外线辐射等不同环境条件下长期力学性能的发展变化情况进行了为期一年多的跟踪实验测试,一方面研究GFRP筋在长期混凝土包裹条件下实际的性能发展规律,另一方面检验以往GFRP筋加速老化实验的可靠性。已有测试结果表明,经历一年多的混凝土包裹及室外环境曝露后,GFRP筋抗拉强度长期衰退幅度不大,而碱液长期浸泡一年后GFRP筋抗拉强度衰退约20%。

三向编织复合材料拉伸强度研究

张平, 桂良进, 范子杰

2014, 0(8): 92-96.

摘要 ( 27 )

PDF (1642KB) ( 105 )

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在细、宏观结合的基础上研究了三向编织复合材料的拉伸强度。首先,对实际编织结构进行恰当的几何简化;其次,建立材料的细观力学理论分析模型;最终,借助于商用有限元分析软件成功实现了编织复合材料的拉伸强度仿真分析。计算结果得到了试验的验证。在此基础上,研究了编织几何参数(编织角和轴向纤维束与编织向纤维束大小之比)对于编织复合材料拉伸强度性能的影响。分析方法对研究编织复合材料结构力学具有重要的参考价值。

RTM用乙烯基酯树脂化学流变性研究

赵卫生, 孙超明, 王文晶, 杨凯

2014, 0(8): 97-100.

摘要 ( 41 )

PDF (1202KB) ( 62 )

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研究了RTM用改性乙烯基酯树脂体系的化学流变行为。采用DTA热分析技术和黏度测量手段,研究了该树脂体系固化反应特性以及固化过程中温度-黏度的关系,根据树脂的化学反应流变特性,建立了树脂体系恒温条件下的双阿伦尼乌斯黏度模型。研究表明,模型对树脂恒温条件下其黏度的模拟结果与实验结果具有良好的一致性。可揭示树脂体系在不同温度条件下的黏度变化规律,为合理制定RTM工艺参数、保证产品质量提供必要的科学依据。

我国FRP筋产品标准及指标的探讨

黎伟捷, 李彪, 杨勇新, 岳清瑞

2014, 0(8): 101-104.

摘要 ( 31 )

PDF (1068KB) ( 120 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文比较了中美两国FRP筋产品标准在主要力学性能指标上的异同。从对比结果出发,并结合既有的相关研究成果,论述了我国现行FRP筋产品标准在拉伸强度的规定上存在的不足,以及在筋材横向剪切强度和粘结强度的指标上存在的缺失。提出了对现行FRP筋产品标准进行修订完善以及相应后续研究工作的几点建议。

复合材料修理技术研究进展

徐绯, 刘斌, 李文英, 谢伟

2014, 0(8): 105-112.

摘要 ( 34 )

PDF (1521KB) ( 173 )

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本文首先阐述了复合材料修理的背景、关键技术、方案设计及修理容限等。随后,针对国内外复合材料修理技术,就解析法、有限元法及优化等计算研究进行了总结及评价,并对实验和测量方面进行讨论,给出复合材料修理问题的研究现状。最后,基于复合材料修理的最新技术,提出该问题亟待解决的几个关键领域,指出未来飞机维修的发展趋势。

行业资讯目录

2014, 0(8): 113-128.

摘要 ( 12 )

PDF (1803KB) ( 22 )

当期目录