复合材料科学与工程

张海清, 周仕刚, 宫占锋, 薛元德

2014, 0(11): 5-10.

摘要 ( 28 )

PDF (1442KB) ( 80 )

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复合材料层合板在静压痕力作用下主要发生层间分层、基体开裂、基体压缩破坏、纤维断裂和纤维压坏这几种损伤模式。本文利用ABAQUS有限元程序,对在静压痕力作用下的复合材料层合板建立一个基于Hashin强度准则的全过程模型,并对各层各单元进行损伤演判。利用有限元模型对碳纤维NCF材料层合板在静压痕力作用下的荷载-位移曲线进行预测,并模拟层合板的损伤全过程,以及预测凹坑深度与静压痕力的关系曲线。对层合板进行静压痕试验,测试复合材料层合板在静压痕力作用下的荷载-位移曲线,并在试验过程中用凹坑深度仪测量层合板的凹坑深度。将数值模拟与试验结果比较,两者结果较为吻合。

基于轴向振型差变化率的风轮叶片结构损伤识别方法研究

顾桂梅, 王峥, 汪芳莉

2014, 0(11): 11-15.

摘要 ( 23 )

PDF (1414KB) ( 65 )

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空间结构的损伤识别是一个相对复杂的过程,需要考虑结构的空间三维振动情况。由于叶片具有复杂的空间结构,为有效判别其结构损伤,定义了新的损伤指标——轴向振型差变化率。应用ANSYS建立了叶片结构无损伤和有损伤的模型,计算了叶片不同损伤情况下该损伤指标的变化规律,并将该方法运用到实验叶片模型中。实验结果表明:轴向振型差变化率可以有效识别损伤,为探索通过轴向振型差变化率识别风力机叶片的结构损伤提供了一种可行的方法。

玻璃钢夹砂管道的环刚度有限元分析及应用

汪准, 邓京兰, 王继辉, 丁安心

2014, 0(11): 16-20.

摘要 ( 66 )

PDF (1239KB) ( 125 )

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玻璃钢夹砂管环刚度是管道在外部载荷下抵抗变形的一个性能参数。本文通过对玻璃钢夹砂管道的环刚度定义进行剖析,剖析环刚度的有关设计及测试的根本方法,运用适用的有限元软件ANSYS建立玻璃钢夹砂管道模型并进行了分析计算,把计算结果和测试结果进行比较,确定有限元计算方法的可行性和精确性,为玻璃钢夹砂管道及类似管道的设计与优化以及工程应用提供方便。

轴压PVC-FRP管混凝土柱破坏机理研究

于峰, 牛荻涛

2014, 0(11): 21-25.

摘要 ( 45 )

PDF (1628KB) ( 54 )

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通过12根轴心受压PVC-FRP管混凝土柱试验,分析PVC-FRP管混凝土柱的破坏形态与破坏机理,将荷载作用下PVC-FRP管混凝土柱受力过程分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段以及强化阶段。根据PVC-FRP管混凝土柱中核心混凝土、PVC管和CFRP条带三种材料的受力特点,将核心混凝土受力过程分为混凝土开裂前、混凝土开裂后和内力重分布三个阶段;将PVC管分为弹性阶段和弹塑性阶段;CFRP条带一直处于弹性阶段。在试验研究基础上,分别给出PVC管、核心混凝土、CFRP条带的应力路径。根据极限平衡条件,提出PVC-FRP管混凝土柱承载力简化计算方法。

复合材料热压罐固化设计的数值模拟

李彩林

2014, 0(11): 26-29.

摘要 ( 75 )

PDF (1578KB) ( 90 )

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本文基于PAM-AUTOCLAVE软件平台,利用热压罐固化设计控制方程建立有限元分析模型,通过数值计算方法模拟热压罐内多物理场耦合情况,采用可视化研究方法直观地展示了罐内有效区域的流场和温度场分布。优化零件、工装在罐内的合理布局,提高零件的固化质量,是目前工艺设计的趋势,也是降低复合材料制造成本的重要途径。

金属内衬碳纤维全缠绕气瓶的有限元分析

祖磊, 王继辉, 李书欣, 汪准

2014, 0(11): 30-35.

摘要 ( 95 )

PDF (1621KB) ( 176 )

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本文通过有限元的分析方法,对具有铝合金内衬的碳纤维全缠绕复合材料气瓶的结构进行了剖析,建立了较为合理的复合材料气瓶有限元模型,对气瓶模型的基本建模分析过程进行了阐述和研究。采用ANSYS参数化编程语言(APDL)对复合材料气瓶进行参数化建模,参考美国制定的DOT-CFFC标准《铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的基本要求》,对公称工作压力、试验压力和最小爆破压力下的碳纤维缠绕铺层和铝合金内衬的各向应力分布进行了数值模拟和计算,并预测了复合材料气瓶的实际爆破压强。

碳纤维/聚三唑树脂复合材料的湿热老化行为

李玉玲, 万里强, 黄发荣, 杜磊

2014, 0(11): 36-41.

摘要 ( 26 )

PDF (2158KB) ( 101 )

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本文研究了碳纤维/聚三唑树脂复合材料(T700/PTA)在80℃、相对湿度98%条件下的湿热老化行为。分别采用静态力学性能测试、吸湿称重、动态热机械分析、扫描电子显微镜观察等手段考察了复合材料在湿热条件下的力学性能变化、吸湿特性和形貌变化;利用半经验数学模型对复合材料进行强度拟合和寿命预测。结果表明,复合材料的弯曲强度、层间剪切强度受湿热影响显著,尤其在老化初期;复合材料吸湿第一阶段符合Fick扩散定律,扩散系数D=1.129×10^-6mm²/s;吸湿后试样的动态热机械分析谱图上出现两个转变,干燥后次级转变消失;湿热老化后,纤维与树脂基体之间的界面作用减弱;利用数学模型预测复合材料弯曲强度保留率为50%时的老化寿命为33600h,T700/PTA复合材料具有优良的耐湿热老化性能。

面向半豆荚杆的先进拉挤装备技术研究

肖健, 齐俊伟, 肖军, 李涛

2014, 0(11): 42-47.

摘要 ( 28 )

PDF (2274KB) ( 66 )

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以航天用复合材料豆荚杆为研究对象,开发先进拉挤成型工艺;对半豆荚杆先进拉挤设备的主要模块:放卷装置、预成型装置、热压装置和牵引夹持装置进行设计,完成半豆荚杆先进拉挤原理样机的搭建,并进行了半豆荚杆的试制。试验表明,成型压力为1MPa、热压温度为130℃、累计热压时间为30min条件下制备的半豆荚杆满足产品要求,为复合材料豆荚杆低成本制造提供了一种新方法。

T700/双马复合材料蜂窝夹芯结构损伤修复实验研究

李彩燕, 邢素丽, 朱宝军, 肖加余

2014, 0(11): 48-53.

摘要 ( 51 )

PDF (2145KB) ( 107 )

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本文制备了复合材料蜂窝夹芯结构件和三种孔径的半穿透损伤件,采用挖补工艺对损伤件进行了两种不同体系的修复,并测试了完好件、损伤件和修复件在常温和高温下的力学性能。两种体系修复后测试结果表明,高温修复(同质修复)和中温修复(异质修复)对损伤构件的性能恢复差异较小,但是由于同质修复工艺性差,固化温度高于177℃,容易造成其他构件的损伤,而异质修复工艺性较好、固化温度低,所以采用异质修复工艺能够实现对损伤构件的性能恢复,且适合于外场快速修复。

数值模拟在叶根灌注工艺中的应用

翟保利, 钟连兵, 杨青海

2014, 0(11): 54-57.

摘要 ( 39 )

PDF (1592KB) ( 55 )

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本文对风电叶片叶根真空导入进行了数值模拟,得出不同的管路布置下相应的树脂流动形态,与叶根真空导入实验结果进行了比较,结果表明,数值模拟结果与叶片叶根真空导入过程吻合,数值模拟可以很好地预测叶片灌注过程中出现的风险。提出及时的预防方案,避免在真空导入过程中出现未灌透的缺陷,减少经济损失。

国产碳纤维微晶结构与缺陷结构研究

刘钟铃, 李国明, 童元建, 徐樑华

2014, 0(11): 58-62.

摘要 ( 47 )

PDF (2805KB) ( 59 )

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利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及能谱仪(EDS)对比研究了市售某国产碳纤维与日本东丽T300碳纤维的微晶结构与缺陷结构。结果发现,国产碳纤维的晶面层间距d₀₀₂、微晶堆叠厚度Lc及微晶宽度La等参数与T300相当;但国产碳纤维晶区取向度π%更高,国产碳纤维中存在明显的洋葱结构,微晶条纹间的平行性与T300相比较差,国产碳纤维中存在Ca、Si、S等杂质元素。

锦葵茎皮纤维/聚丙烯复合材料的力学与隔声性研究

张圣忠, 赵磊, 刘华, 何远方

2014, 0(11): 63-66.

摘要 ( 36 )

PDF (1361KB) ( 57 )

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采用高锰酸钾、KH-570偶联剂对锦葵茎皮纤维进行了表面处理,并以处理前后的锦葵茎皮纤维作为增强体、聚丙烯纤维为基体制备锦葵茎皮纤维含量为30%的增强复合材料,探讨了表面处理对锦葵茎皮纤维微观结构、物理机械性能的变化,讨论了表面处理前后锦葵茎皮纤维增强聚丙烯复合材料力学与隔声性能的变化。研究结果表明,锦葵茎皮纤维表面处理前后,表面的微观结构发生一定程度的变化,锦葵茎皮纤维/聚丙烯复合材料的力学性能与隔声性有一定幅度的提升,偶联剂处理后的复合材料的力学性能和隔声性能优于高锰酸钾处理后的复合材料。

CF/GF混杂复合材料性能分析及其在风电叶片上的应用

王海珍, 颜晨, 王兴波, 宋秋香

2014, 0(11): 67-71.

摘要 ( 60 )

PDF (949KB) ( 105 )

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本文通过设计11组碳/玻混杂纤维复合材料(HFRP)样条的拉伸对比实验,分析研究CF与GF的不同混杂比对复合材料拉伸性能的影响。结果表明,随着玻璃纤维中加入碳纤维相对体积分数的增大,其拉伸强度和模量也随之增大,断裂延伸率随之降低。通过理论计算,50m长风电叶片主梁帽采用碳/玻混杂复合材料比采用纯玻纤其重量可降低10%~60%,成本将提高150%~310%,而相对于整支叶片重量可降低4%~22%,相对于整机其整体成本相当甚至降低。

TPU/ATH复合材料热老化性能研究

刘运学, 赵志滨, 姚鹏程, 唐元亮

2014, 0(11): 72-76.

摘要 ( 31 )

PDF (1333KB) ( 108 )

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热塑性聚氨酯弹性体(TPU)具有较广泛的应用,并且在有机领域获得了较高的评价。但由于TPU自身的不足,经常导致一些事故的发生。人们发现一些无机粒子其化学性质稳定,并且受热分解时吸热脱水过程可以延缓聚合物的燃烧。故以热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和氢氧化铝(ATH)为主要原料,采用溶液共混法制备TPU/ATH复合材料,着重研究了TPU/ATH复合材料老化后的力学性能和热性能。结果表明,从力学性能上看,随着老化时间的推移,TPU/ATH复合材料的力学性能逐渐降低。红外图谱分析,老化时间168h之内,老化导致的TPU大分子链的断裂引起力学性能的下降。老化时间0~24h之内,由于分子链断裂导致复合材料结晶度减小,老化时间为24h的复合材料的结晶度低于老化前复合材料的结晶度。采用XRD计算复合材料的结晶度与DSC的计算结果基本符合。

球形陆基充气天线球面材料力学性能研究

潘巧灵, 蒋金华, 唐渝思, 卓东方

2014, 0(11): 77-81.

摘要 ( 14 )

PDF (1655KB) ( 68 )

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为了研究球形陆基充气天线球面材料力学性能,在标准实验室环境里,对高强涤纶丝平纹PVC膜结构材料进行拉伸、撕裂、顶破力学性能测试;用乐泰401胶水胶接PVC膜结构材料,对不同胶接长度的材料进行拉伸性能测试;对材料在20%的盐酸和氢氧化钠溶液中腐蚀不同周期后进行拉伸性能测试。实验结果表明,球面材料经向断裂强力大于纬向;随着胶接长度的增加,断裂强力先显著增加,后趋于平缓;随着碱蚀时间的增加,沿经向和纬向的断裂强力都下降,但沿纬向的断裂强力下降幅度大于经向;PVC膜结构材料的耐盐酸性能较好;材料经向撕裂强力大于纬向;材料的顶破试样裂口形式表现为纬纱的断裂。

PMI泡沫的耐高温压缩蠕变性能

代文平, 李文晓

2014, 0(11): 82-87.

摘要 ( 39 )

PDF (1024KB) ( 65 )

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聚合物泡沫芯材的耐高温压缩蠕变性能对复合材料泡沫夹层结构的共固化成型有重要意义。本文介绍了聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫耐高温压缩蠕变性能的研究现状,分析了PMI泡沫耐高温压缩蠕变性能的材料和环境影响因素,最后对可应用于泡沫耐高温压缩蠕变性能测试的几种方法进行了比较。

树脂传递模塑工艺中不饱和流体随流动方向变化的研究进展

刘红影

2014, 0(11): 88-90.

摘要 ( 21 )

PDF (776KB) ( 98 )

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树脂传递模塑工艺(RTM)被人们广泛应用。关于RTM的相关研究主要集中在树脂基体、增强材料、工艺过程控制、模具设计、理论研究等方面。本文介绍了不饱和流体的先期研究,阐述了不饱和流体随流动方向变化的研究结果。

国内外展纱技术及设备研究进展

李蓓蓓, 朱家强, 李炜

2014, 0(11): 91-95.

摘要 ( 57 )

PDF (1567KB) ( 78 )

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与传统碳纤维织物相比,展纱织物可以将纤维在织造前展开,使得纤维在织物中取向直、屈曲少。展纱技术可以制得更为轻薄的织物,并且织物表面平整度进一步提高,最终改善了复合材料的机械性能。本文介绍了展纱技术及目前常用的机械式多组辊筒、声波、超声波以及气流喷射扩纤法原理及相关设备。

石墨烯改性热固性树脂及其纤维复合材料的研究进展

李伟, 周保全, 李中辉, 王明宇

2014, 0(11): 96-101.

摘要 ( 42 )

PDF (1637KB) ( 103 )

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石墨烯具有独特的二维单原子层结构和诸多优异性能,在改善树脂基复合材料的力学性能、热性能以及导电性能等方面具有广阔的应用前景。本文介绍了石墨烯的主要制备方法和表面修饰途径,综述了石墨烯改性热固性树脂及其纤维复合材料的研究进展,总结了已有的改性效果和影响因素,分析了未来的发展方向,认为石墨烯改性树脂基纤维复合材料,是提高传统纤维复合材料性能并赋予其功能化应用的一条有效途径。

喷雾冷却塔换热原理和热力性能评价研究进展

杨节标, 张林文, 张立晨

2014, 0(11): 102-108.

摘要 ( 54 )

PDF (2032KB) ( 49 )

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本文主要针对喷雾冷却塔在设计和工程应用中换热原理不够清晰和冷却效果评价即热力性能评价困难等问题,分别对不同种类的喷雾冷却塔的换热原理研究进展进行了介绍,并对其换热模型进行了分析,对热力性能评价方法的研究进展进行了探讨。其中对换热模型的分析是在前人的基础上进行了简化,并对文献中出现的两种热力性能评价方法的适用性提出了自己的观点。这对喷雾冷却塔的换热理论研究和工程应用都具有积极意义。

行业资讯目录

2014, 0(11): 109-128.

摘要 ( 11 )

PDF (5206KB) ( 21 )

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