复合材料科学与工程

乔文静, 肖毅, 福田博, 八田博志, 薛元德

2014, 0(6): 4-11.

摘要 ( 8 )

PDF (3095KB) ( 26 )

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功能器件集成于结构材料内是实现多功能结构一体化设计的一个重要途径。然而集成后往往导致结构系统中产生几何不连续界面,成为失效的起点,是降低原有结构性能和破坏结构完整性的主要原因。本文通过试验观察及数值分析探讨了内埋元件对其复合材料结构完整性影响的一些关键因素。拉伸试验中采用声发射技术并结合不同载荷阶段下的内部损伤观察,确立了损伤演化与拉伸性能退化的关系。结果表明,埋置件与复合材料间的分层损伤是导致结构拉伸性能退化的主要机制,分层扩展阻力取决于与埋置件相邻层的纤维取向角度。数值分析中利用有限元软件ABAQUS建立了二维平面应变有限元模型,分析了埋置件附近的应力分布,并基于断裂力学理论分析了分层损伤扩展行为。数值结果表明,引入不同临界能量释放率值,可以很好地模拟“裸界面”与“摩擦界面”对裂纹扩展速率的不同效应。

基于ANSYS的复合材料壳体封头内压变形数值模拟分析

杨乐, 朱涛, 杨喜军, 刘洪城

2014, 0(6): 12-15.

摘要 ( 9 )

PDF (1531KB) ( 22 )

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为了分析复合材料壳体封头在内压作用下的变形规律,本文针对椭球比为1.7的复合材料壳体前封头,采用ANSYS商业软件中的层合单元对其进行分析,数值模拟与水压试验结果基本一致。首先模拟了椭球比为2.0的复合材料壳体前封头,结果表明,前开口至赤道部位经线方向顺纤维应变表现为先增加后较小的规律,同时,前封头部位的最大位移发生在封头部位经线方向的中部;另外,对比分析了椭球比为1.7的封头比和椭球比为2的封头内压应变,前者应力变化更均匀,符合复合材料壳体的等应力封头设计要求。

风力机叶片设计和三维实体建模研究

王峥, 顾桂梅, 汪芳莉

2014, 0(6): 16-19.

摘要 ( 11 )

PDF (965KB) ( 21 )

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叶片在风电机组中起着关键性的作用,在很大程度上决定了整机的性能。为使风电机组获得最大的气动效率,对动量-叶素理论进行了改进,研究了叶片设计的一般步骤和方法。为满足叶片的气动连续性要求,提出了放射线拟合法来实现叶片表面的光滑过渡。然后依据坐标变换原理将叶片翼型的二维坐标转变为空间三维坐标,最后通过ANSYS软件对叶片进行光滑三维实体建模,为叶片外形的进一步修正及分析奠定了基础。

基于遍历法的开放曲面铺丝轨迹规划

胡斌, 徐东亮

2014, 0(6): 20-24.

摘要 ( 5 )

PDF (1499KB) ( 20 )

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根据自动铺丝对于铺放轨迹的要求分析了轨迹规划过程中的影响因素。将网格化曲面的方法运用到主应力法中,充分发挥网格化法便于计算的优势。基于铺层设计所得的离散点的铺放角度信息来生成铺丝轨迹。提出了自左向右遍历型面求轨迹的算法且重点讨论了轨迹规划起始点的选取及边界处铺放轨迹的求取方法。引入重合度以对纤维的重合和离缝程度加以控制,使得预浸料能够按要求铺满型面。在基于VC++开发的轨迹规划软件上对算法进行验证,证明了该算法的可行性。

核壳橡胶增韧环氧/玻璃纤维复合材料层压板性能的研究

李洪峰, 王德志, 曲春艳, 毛勇

2014, 0(6): 25-29.

摘要 ( 13 )

PDF (1468KB) ( 19 )

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以核壳橡胶作为环氧树脂增韧剂,制备了一种高温固化环氧基体与玻璃纤维预浸料。结果表明,核壳橡胶用量为5phr时不影响环氧树脂对玻璃纤维的浸渍能力,此时核壳橡胶增韧后环氧/玻璃纤维层压板获得了较好的增韧效果,冲击强度达到278.1kJ/m²,比增韧前提高了20.0%;Ι型层间断裂韧性提高明显,达到982.0J/m²,比增韧前提高了35.4%;径向拉伸强度达到749.5MPa,比增韧前提高了16.5%,拉伸模量没有明显变化;SEM结果表明核壳橡胶增韧基体树脂的破坏断面为典型的韧性破坏,且树脂与玻璃纤维浸润性好、粘接力强。

玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料在硫酸溶液中的腐蚀机理研究

李亚南, 于运花, 杨小平

2014, 0(6): 30-34.

摘要 ( 6 )

PDF (2292KB) ( 20 )

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采用称重法、电感偶合等离子发射光谱(ICP)、近红外光谱(NIR)、扫描电子显微镜(SEM)研究了玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料(GF/VE)在不同温度的去离子水和硫酸溶液中的质量变化率、离子析出行为、树脂基体的水解行为以及腐蚀相态,并进一步分析了腐蚀机理。结果表明,在硫酸溶液中浸泡1800h时间内,仅在高温75℃浸泡的复合材料切割边缘封边处发现界面腐蚀,其他温度下腐蚀仅仅停留在树脂基体水平,纤维/树脂间界面仍然保持良好状态。

FRP加固矩形截面混凝土柱在单轴轴压荷载下考虑尺寸效应的应力-应变关系研究

王作虎, 刘晶波, 杜修力

2014, 0(6): 35-39.

摘要 ( 7 )

PDF (1353KB) ( 20 )

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由于受到试验设备加载能力等研究条件的限制,目前FRP加固钢筋混凝土柱的破坏机理研究主要都是基于小尺寸试件的破坏试验,其研究成果对现代大型土木工程常用的大尺寸构件是否适用还没有得到验证。在修正尺寸效应律公式的基础上,对FRP约束圆形混凝土柱的极限强度公式进行调整,推导了反映尺寸效应的FRP约束矩形截面混凝土柱的极限强度计算公式,计算结果与试验结构吻合较好。

航天用超高压复合材料气瓶的研制

崔广群, 肖文刚, 仙宝君

2014, 0(6): 40-43.

摘要 ( 8 )

PDF (1218KB) ( 20 )

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本文针对航天用复合材料气瓶,从材料选择、结构设计和成型工艺等方面对其进行了系统的研究,可为超高压复合材料气瓶的研制提供借鉴和经验。

己基咔唑甲酸-白炭黑复合材料的制备与性质研究

汪徐春, 李小超, 张雪梅, 陈俊明, 曲波, 张平

2014, 0(6): 44-47.

摘要 ( 8 )

PDF (1216KB) ( 20 )

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将己基咔唑甲醛氧化制得己基咔唑甲酸,再将1.4124g己基咔唑甲酸与1.005g经活化的白炭黑(纳米SiO₂)在乙醇溶液中加热回流等实验条件下制得复合材料,并经红外光谱、紫外分光光度法和荧光分光光度法对复合材料进行表征和光学性质研究。结果表明,己基咔唑甲酸-白炭黑复合粉体材料具有较好的紫外吸收和荧光性质。

复合材料薄壁结构老化性能研究

卢东滨, 陈平, 白天, 柴朋军, 付朝军

2014, 0(6): 48-51.

摘要 ( 8 )

PDF (2294KB) ( 20 )

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本文主要研究了复合材料薄壁结构的耐老化性能,用加速老化的试验方法预测了薄壁结构的老化性能和老化寿命。重点考虑了温度、湿度和光照的变化对薄壁结构性能造成的影响和变化趋势。

NRF905无线收发模块在风电叶片声发射检测中的应用

胡让, 顾桂梅

2014, 0(6): 52-56.

摘要 ( 8 )

PDF (1523KB) ( 21 )

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针对有线设备检测旋转叶片时的缠线问题,提出运用无线技术对旋转叶片进行状态监测。设计一种基于叶片声发射信号的无线检测系统。采用模块化的设计思想,声发射传感器选用北京声华SR150M检测叶片声发射信号,控制单元选用STC系列12C5A60S2单片机实现数据存储和控制收发,无线收发模块选用NRF905芯片,上位机使用VB设计,实现数据接收处理。测试结果表明,该系统数据检测和传输处理可靠,能够实现叶片的状态监测;且软件具有可移植性,可为旋转物件状态监测提供方法。

基于高分子电热膜的风电叶片复合材料试验件电热除冰性能研究

牟书香, 吴芮, 陈淳, 闫少轶

2014, 0(6): 57-61.

摘要 ( 9 )

PDF (1382KB) ( 86 )

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模拟风电叶片蒙皮铺层结构,采用真空辅助灌注成型工艺制备了含高分子电热膜的夹层结构玻璃钢样板,研究了在不同环境温度和功率密度下的通电加热效果,通过实验数据拟合出了灌注后的高分子电热膜具备防除冰能力所需的最小功率密度与所处环境温度的关系式,并研究了低温环境中不同功率密度下的除冰性能。结果表明,在-11~-13℃环境中且表面覆冰厚度为1cm的情况下,在200~600W/m²功率密度范围内的除冰时间可控制在1~3h。

面向半豆荚杆的先进拉挤新方法研究

杨兴瑞, 肖健, 齐俊伟, 肖军

2014, 0(6): 62-65.

摘要 ( 29 )

PDF (1519KB) ( 21 )

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以复合材料豆荚杆的制造需求为背景,分析现有先进拉挤(ADP)方法制造半豆荚存在的不足,提出了“动模先进拉挤(MMADP)”方法、以改善半豆荚直线度,设计研制了新型半豆荚动模拉挤系统,并进行了半豆荚拉挤试验,直线度由过去的3mm/m提高到0.5mm/m。

亚麻纤维增强聚丙烯基复合材料的隔声性能研究

王前文, 赵磊, 姚桂香, 邓先宝

2014, 0(6): 66-69.

摘要 ( 9 )

PDF (1340KB) ( 31 )

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以亚麻纤维为原料,聚丙烯为基体,制备纤维含量分别为0%、10%、20%、30%、40%的纤维增强复合材料,并对亚麻纤维进行碱处理和偶联剂处理,探讨了纤维含量以及表面处理对亚麻纤维增强复合材料的隔声性的影响。研究结果表明,当纤维含量超过10%时,复合材料的隔声性随着发声频率增加出现先增大后减小的趋势,同一发声频率,含量越低,隔声性能越差,当纤维含量超过30%后,电压峰值衰减率反而下降;表面处理后,复合材料的隔声性能有所提高,偶联剂处理后复合材料的隔声性能优于碱处理后的复合材料。

雷达罩变厚度蜂窝展开加工的力学约束

李兴德, 周春苹, 裘进浩

2014, 0(6): 70-73.

摘要 ( 15 )

PDF (1426KB) ( 22 )

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在文献[1]中,雷达罩变厚度蜂窝展开加工后被铺贴到模具上。本文针对蜂窝中的应力应变,运用几何学及力学的综合方法进行力学推导,得到蜂窝的应力应变数据,并确定雷达罩蜂窝展开加工的力学约束条件,从而对不同的雷达罩蜂窝材料加工的合理尺寸给出合理的判据。这种方法避免了传统的有限元方法中的复杂的有限元建模过程,也避免了有限元计算中的误差。在针对FEMAP程序二次开发后,本文的计算结果在FEMAP(参考文献[2])有限元软件中得到形象的显示,使二次开发的程序与有限元模型之间相互联通。

玻璃钢储罐对基础的要求

程艾琳, 张国军, 杜惠波

2014, 0(6): 74-75.

摘要 ( 8 )

PDF (1099KB) ( 22 )

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本文就玻璃钢储罐的基础对储罐本身质量的影响作出分析并对基础提出了要求。

复合材料杆塔技术和应用现状

柳伟钧, 张锦南, 王强华

2014, 0(6): 76-82.

摘要 ( 11 )

PDF (1201KB) ( 20 )

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本文论述了玻璃钢/复合材料在输电线路杆塔中的应用及技术优势,介绍了当前国内外公司和研发机构对复合材料杆塔的研发情况,国内复合材料杆塔目前还处于开发和中试生产阶段,在应用上还处于挂线试用阶段。国内杆塔产品主要使用聚氨酯、环氧树脂,增强材料使用E玻璃纤维,通过缠绕工艺进行生产。复合材料杆塔的性能测试包括基本材料性能、电气性能、老化性能的测试以及真型试验。

纤维增强复合材料损伤行为及强度预测细观力学建模研究进展

王艳飞, 孙耀宁, 孙文磊, 海几哲

2014, 0(6): 83-89.

摘要 ( 7 )

PDF (807KB) ( 20 )

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纤维增强复合材料的强度取决于微尺度开裂、脱粘和复合材料单元和组分相之间的相互作用。复合材料的损伤程度是影响工程应用中使用寿命失常的重要因素。采用细观力学模型对复合材料的强度、刚度和使用寿命进行预测,可以实现复合材料结构的宏、细观一体化分析。在此,总结了纤维增强复合材料断裂、损伤和变形的细观力学分析模型的发展,并展望了其发展趋势。

行业资讯目录

2014, 0(6): 90-126.

摘要 ( 5 )

PDF (3981KB) ( 19 )

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