复合材料科学与工程

韩振宇, 王志斌, 路华, 富宏亚

2014, 0(5): 4-8.

摘要 ( 48 )

PDF (1547KB) ( 90 )

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自动铺丝是一种重要的复合材料自动化成型工艺,而张力是影响自动铺丝制品质量的重要工艺参数。本文提出了一种以DSP为控制系统核心,以空压制动器以及气缸作为执行元件,以直线位移传感器作为反馈元件的新型张力控制系统,建立了张力控制的数学模型,搭建了软硬件实验平台。基于该平台,分别开展了恒张力、张力阶跃和速度阶跃的实验研究。实验结果表明,所设计的张力控制系统响应快,张力动态波动率小,可以满足自动铺丝张力控制的要求。

基于FBG的复合材料成型与冲击监测研究

武雪, 李炜

2014, 0(5): 9-12.

摘要 ( 43 )

PDF (1276KB) ( 78 )

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碳纤维复合材料(CFRP)作为一种先进复合材料得到了广泛应用,但由于层合板结构薄弱的层间性能,致使其在受到外界冲击时,内部极易发生分层损伤,造成力学性能的下降并带来安全隐患。本文考虑将光纤Bragg光栅传感器(FBG)埋入碳纤维复合材料层合板中,对复合材料的真空辅助成型工艺及单次冲击进行了监测研究。实验结果表明,FBG可以有效监测复合材料成型过程中的温度、应变变化,并反映其存在的残余应变;在低能量冲击条件下,可以监测到复合材料内部应变变化及内部损伤情况,为FBG监测CFRP层合板的低速冲击损伤提供了依据。

铝合金强化段对拉挤型复合材料与铝合金过盈配合的影响研究

李飞, 邓安仲, 赵启林, 张冬冬

2014, 0(5): 13-19.

摘要 ( 42 )

PDF (1723KB) ( 50 )

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为研究铝合金本构关系强化段对铝合金与拉挤型复合材料过盈配合时的影响,在本文中首先将铝合金的本构关系简化为双线性模型,通过弹塑性力学推导了在该本构关系下过盈量与铝合金、复合材料界面正应力之间的关系。然后通过了有限元与实验进行了验证,在有限元验证过程中通过多线性等向强化(MISO)真实模拟铝合金的本构关系。最后研究了强化段对正应力的影响,得到结论如下:①理论解与有限元解和实验值吻合较好,这证明了理论推导的正确性;②在复合材料与铝合金进行过盈配合时考虑铝合金强化段,在铝合金与复合材料界面可以获得更大的正应力;③过盈配合时,复合材料管壁的不均匀对界面正应力的影响不大,可忽略管壁不均匀对过盈配合的影响。

基于UG二次开发的三维正交机织物模型构建

燕春云, 郭兴峰

2014, 0(5): 20-24.

摘要 ( 33 )

PDF (1389KB) ( 75 )

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为了快速准确地构建整体正交机织物的结构,本文针对传统方法难以清楚地表达正交机织物的交织结构这一问题,在分析整体正交组织结构特征的基础上,提出采用织物层数(经纱层数+纬纱层数)、经纱列数、纬纱列数、接结纱根数以及接结的方式等五个参数来表征整体正交组织;设定了理想正交组织中经纱、纬纱和接结纱的形态,采用巨元体法建立了纱线截面尺寸的计算方法;利用UG/Open GRIP提供的开发环境建立纱线的模型,并编制程序构建整体正交机织物的立体结构,实现了通过输入必要的参数即可完成对整体正交组织进行快速准确建模的功能;所建模型不仅能清楚表征织物的结构,还可以计算织物纤维体积含量和织物厚度等参数。

环氧树脂改性双马来酰亚胺复合材料力学性能及耐热性能研究

王居临, 王钧

2014, 0(5): 25-31.

摘要 ( 32 )

PDF (2370KB) ( 64 )

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为了探究环氧树脂(EP)对双马来酰亚胺树脂(BMI)的增强增韧效果,分别采用4种EP:AFG-90、TDE-85、E-14、D-17,用以改性BMI树脂基体,并同碳纤维方格布(CF)制成了CF/BMI-EP复合材料(CM)。采用差示扫描量热分析(DSC)测试了BMI和4组EP改性BMI的固化曲线和树脂固化后的玻璃化转变温度(Tg);采用傅立叶转换红外光谱仪(FTIR)测试了树脂体系固化后的红外吸收光谱;采用万能力学试验机测试了各组CM的弯曲性能和冲击韧性,观察记录了试样破坏的断裂形貌;采用扫描电镜(SEM)对CM试样的层间断面进行了形貌分析。研究发现,EP和BMI先后进行相对独立的固化,混合树脂相容性良好。实验发现,TDE-85的增强效果最佳,D-17的增韧效果最佳,并满足增强增韧规律。AFG-90、TDE-85、D-17改性BMI的T_g都在200℃以上,表明EP在改性BMI的同时并未牺牲耐热性。

碳纳米管抗自由基效应对复合材料力学性能的影响

陈红燕, 黄华波, 王继辉

2014, 0(5): 32-36.

摘要 ( 56 )

PDF (1860KB) ( 82 )

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为了改善玻璃纤维(GF)/乙烯基酯树脂(VER)复合材料的力学性能,将碳纳米管(CNTs)加入其中制得了碳纳米管/玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料。然而,分别加入0.4wt%、0.8wt%、1.2wt%碳纳米管后,主要由基体贡献的层间剪切强度和纵向压缩强度分别从52.32MPa和258.34MPa下降到45.14MPa、50.11MPa、42.14MPa和240.99MPa、257.87MPa、235.27MPa,表明了碳纳米管的抗自由基效应对乙烯基酯树脂固化反应的抑制作用。通过添加另一种较高温分解的引发剂BPO进行补偿,其层间剪切强度和纵向压缩强度又分别提升到63.25MPa、70.35MPa、60.57MPa和299.12MPa、318.54MPa、280.11MPa。动力机械热分析(DMA)也得到一致的结果,进一步证实了碳纳米管的抗自由基效应对复合材料力学性能的负面影响。

兆瓦级风力发电机叶片载荷计算

庄恒东, 黄辉秀, 徐阳

2014, 0(5): 37-40.

摘要 ( 38 )

PDF (1434KB) ( 163 )

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风力发电机组处于复杂的运行环境中,其部件载荷预测工作极为重要。本文主要介绍兆瓦级风力发电机叶片(以下简称叶片)的载荷来源、分类以及载荷计算方法,并以一款6MW碳纤维叶片为例,基于GH Blade软件计算叶片的极限载荷与等效疲劳载荷。

FRP加固混凝土箱型梁的抗剪贡献计算方法研究

张鹏阳, 姚勇, 杨勇新, 张彦红

2014, 0(5): 41-45.

摘要 ( 32 )

PDF (1675KB) ( 56 )

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简要介绍了目前已有的FRP加固混凝土梁抗剪承载力的计算方法。考虑混凝土箱型梁斜裂缝的分布规律对FRP应变分布的影响和腹板侧移变形对FRP-混凝土界面粘结性能的弱化影响,给出了FRP抗剪加固混凝土箱型梁平均有效应变的确定方法,进而提出了加固混凝土箱型梁FRP抗剪贡献的计算方法,通过与试验结果的对比,本文提出的计算方法的计算结果与试验值吻合较好。

碳纤维支杆与金属接头两种连接方式的拉伸试验

杨利伟, 李志来, 董得义, 辛宏伟

2014, 0(5): 46-50.

摘要 ( 44 )

PDF (1599KB) ( 105 )

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碳纤维支杆与金属接头的连接方式通常有两种:胶接和胶-销连接。为了比较二者连接强度的大小,根据当前需求,设计并制作了拉伸试样,然后利用试验机对试样进行了拉伸试验。试验结果表明,胶接方式所能承受的最大拉伸载荷为42.25kN,连接强度为5.83MPa;胶-销连接方式所能承受的最大拉伸载荷为42.10kN,连接强度为5.81MPa。与胶接相比,胶-销连接对支杆和接头的连接强度没有较明显的提升,反而略有下降。

碳纤维/环氧复合材料孔隙缺陷的工艺影响因素研究

陈超, 张娅婷, 顾轶卓, 张华婷

2014, 0(5): 51-55.

摘要 ( 34 )

PDF (2177KB) ( 132 )

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针对复合材料热压工艺建立了一套可以研究孔隙形成规律的工艺实验模拟装置,采用该装置考查了成型压力、加压点、吸胶方式、试样厚度等因素对孔隙的影响。结果表明,所建立的研究方法可以获取孔隙与工艺因素的关联规律;对于MT300/603碳纤维/环氧预浸料,成型压力的增大与加压点温度的降低都可以降低孔隙率与孔隙尺寸,但压力对于孔隙率的消除效果更明显;孔隙消除机理中的树脂流动带出气泡起主要作用,而压力的压溃和排气作用起次要作用;铺层厚度对孔隙形成有明显影响。研究结果对于热压工艺复合材料孔隙缺陷的控制提供了重要的研究手段和实验依据。

环氧树脂团状模塑料制备及其性能研究

柴红梅, 代海涛, 丁勇钢

2014, 0(5): 56-58.

摘要 ( 32 )

PDF (977KB) ( 50 )

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通过将纤维、填料加入到双酚A和双酚F共混体系中,制备出一种环氧树脂团状模塑料,并对其固化工艺及力学性能进行了研究,讨论了不同树脂混合配比及填料种类对团状模塑料拉伸性能的影响。研究结果表明,当双酚A/双酚F质量混合比为1∶1,填料为二氧化硅时,团状模塑料性能最优。

热熔预浸料预浸工艺研究

韩成智, 张艺萌, 凌辉, 程雷

2014, 0(5): 59-63.

摘要 ( 49 )

PDF (1587KB) ( 117 )

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采用幅宽300mm热熔预浸机,对碳纤维/环氧树脂热熔预浸料制作过程中预浸温度、平压辊间隙、预浸速度等影响预浸料质量的主要工艺参数进行研究。对含浸过程中出现的问题进行了分析,得到适合该设备型号制作碳纤维/环氧树脂热熔预浸料的工艺参数优化值:预浸温度控制为100~105℃,预浸速度控制为4~5m/min,间隙为380~400μm之间,冷却板温度控制在16℃左右,收卷张力控制为300N/m。

玻璃纤维增强复合材料在轻质人行天桥上的应用

熊慧中, 单炜, 王平, 张大勇

2014, 0(5): 64-68.

摘要 ( 27 )

PDF (2599KB) ( 63 )

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玻璃纤维增强复合材料(FRP)具有轻质、高强、减震、耐腐蚀等优良特性,已广泛应用于特殊环境中的桥梁工程。本文以FRP拉挤型材为主材料设计了一座跨度为10+10m的人行天桥,并采用有限元方法分别校核其受基本载荷、自由振动、地震冲击载荷时的力学响应。计算结果表明,该桥梁重量较小,具有较高的安全裕度和较自振频率,可有效缩短现场的施工周期。本文的分析结果对于FRP桥梁的设计具有一定的工程指导意义。

大型复合材料风电叶片模具整体设计与制造技术

颜晨, 李晓玲, 李义全

2014, 0(5): 69-74.

摘要 ( 37 )

PDF (2190KB) ( 86 )

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本文总结了中材科技风电叶片股份有限公司在大型复合材料风电叶片模具方面的经验,详细阐述了复合材料风电叶片模具的设计和制造技术,讨论了风电叶片模具设计和制造过程中应注意的一些问题。

浅析监造对玻璃钢夹砂管质量控制的作用

何平, 张力平, 杨德旭, 张林文

2014, 0(5): 75-78.

摘要 ( 30 )

PDF (749KB) ( 79 )

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针对玻璃钢夹砂管的性能特点,以塔城地区白杨河引水工程为例,对玻璃钢夹砂管生产过程的监造控制方法以及管道施工质量控制措施进行了介绍,分析了监造在水务工程中的作用,并提出了管材长期性能试验的建议。

风电叶片模具液压翻转系统设计

杨帅, 尹秀云, 胡文杰, 郭文韬

2014, 0(5): 79-81.

摘要 ( 16 )

PDF (1176KB) ( 55 )

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在大型风力发电叶片生产过程中,叶片模具液压翻转动作的控制对风力发电叶片质量及模具寿命起着至关重要的作用,因此在叶片生产过程中,对叶片模具开合模翻转动作的同步性及可靠性提出了严格的要求。本文主要介绍了大型风电叶片模具多翻转机构的液压及电气控制系统,详细分析了模具翻转过程中翻转油缸动作特性、电气控制等关键内容。该控制系统在实际应用中能够较好地解决大型风电叶片模具翻转过程同步性及可靠性等控制难题。

FRP加固砌体结构的应用研究进展

张波

2014, 0(5): 82-86.

摘要 ( 32 )

PDF (780KB) ( 83 )

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本文简要阐述了FRP(Fiber Reinforced Polymer)复合材料在砌体结构加固领域中应用的重要意义,详细介绍了FRP加固砌体结构抗剪、抗震以及FRP与砌体粘结性能等方面的研究进展,期望为FRP材料的应用以及砌体结构加固的设计、施工和实际加固改造提供应用参考。

通用航空复合材料维修及适航验证的进展及探讨

杨文锋

2014, 0(5): 87-91.

摘要 ( 36 )

PDF (1075KB) ( 57 )

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纤维树脂基复合材料结构在通用航空器中的大量应用可以带来诸多优势,但同时也伴随着在使用中出现的各种损伤类型及后期的维修难题。通用航空器复合材料维修后的适航验证与审定是保证维修有效性与符合性的关键,是保持与恢复航空器固有可靠性与安全性的合格性鉴定。本文对比了欧美航空发达国家与我国在民机复合材料应用与维修领域发展上的差异,包括技术水平状况、工程应用积累、成果形式等的基础,指出现阶段我国应前瞻性地考虑民机尤其是通用航空器复合材料应用与维修的适航验证与审定所涉及相关基础理论与关键技术,为进口运输机上复合材料的超手册维修、通用飞机及国产民机的复合材料维修的适航验证与审定做好技术储备,并获得更多的自主知识产权。

行业资讯目录

2014, 0(5): 92-128.

摘要 ( 21 )

PDF (2319KB) ( 19 )

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