复合材料科学与工程

中国玻璃钢/复合材料发展回顾与展望

薛忠民

2015, 0(1): 5-12.

摘要 ( 154 )

PDF (1690KB) ( 139 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

玻璃钢/复合材料已发展成为新材料领域的重要先导材料,是发展现代工业、国防和科学技术不可缺少的基础材料。本文主要回顾了中国玻璃钢/复合材料行业发展、应用现状,并对其发展趋势进行了展望。

拉挤型GFRP层合板压缩性能试验

都骜, 刘玉擎, 辛灏辉, 左一泽

2015, 0(1): 13-17.

摘要 ( 34 )

PDF (3325KB) ( 65 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为探讨拉挤型玻璃纤维增强复合材料(GFRP)层合板的压缩力学性能及破坏机理,以基体树脂和纤维含量为变化参数,对6种拉挤型多向GFRP层合板进行了纵横向压缩试验,对压缩力学性能及破坏模式进行了比较分析。试验结果表明,纵向压缩典型破坏模式为层间基体开裂,横向压缩典型破坏模式为剪切破坏和层间基体开裂;采用环氧树脂基体的试件组较采用乙烯基树脂基体的试件组压缩力学性能有显著提高;提高纵向纤维含量能提高纵向压缩力学性能,但纤维含量过高对于纵向压缩力学性能有不利影响;纤维含量的变化对横向压缩力学性能的影响很小。

碳纳米管/金属Ni/稀土氧化物复合材料用于增强夹层结构的吸波性能

何亚飞, 郝立峰, 杨帆, 矫维成

2015, 0(1): 18-22.

摘要 ( 25 )

PDF (1709KB) ( 87 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

将碳纳米管、纳米氧化镧、微米金属Ni粉、微米氧化镱分散至环氧树脂,将该环氧树脂混合物填充复合材料夹层结构的夹层,来探究该复合材料结构的吸波性能。利用网络矢量分析仪对该结构进行检测。结果表明,该复合材料结构在吸波分贝和吸波带宽方面都有提升,具有良好的吸波性能。在2.99~18.00GHz频段内,反射分贝出现三次波峰:第一个波峰的吸波带宽(<-5dB)为2.55GHz,最大值出现在4.86GHz,为-23.78dB。第二个波峰的吸波带宽(<-5dB)为3.75GHz,最大值出现在10.35GHz,为-21.07dB。第三个波峰吸波带宽(<-5dB)为5.66GHz,最大值出现在14.04GHz,为-13.65dB。整体的吸波带宽(<-5dB)达到11.96GHz,占全部测试频率的80%。另外,该复合材料结构对电磁波的损耗比例也有提升。

微拉曼光谱研究碳纤维/微滴和聚乙烯纤维/微滴的微观力学行为

邓李慧, 陈淙洁, 陈师, 夏少旭

2015, 0(1): 23-27.

摘要 ( 58 )

PDF (2193KB) ( 43 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

使用微滴拉伸试验研究碳纤维、聚乙烯纤维/基体界面的微观力学性能,着重分析树脂微滴端部角大小分别对两种纤维/树脂微滴的界面微观力学行为的影响。发现在不同端部角下,两种纤维/树脂微滴界面的应力分布和应力传递不同。碳纤维/树脂微滴中的残余应力分布呈“W”型、外载拉伸应力分布呈“M”型,界面应力传递效率达到70%;而聚乙烯纤维/树脂微滴中的残余应力分布呈“M”型,外载拉伸应力分布呈“W”型,界面应力传递效率只有13%。根据力学模型得到的相应的剪应力分布都呈反对称分布,在纤维嵌入端存在剪应力集中,且碳纤维所受的剪应力远大于聚乙烯纤维。

T800碳纤维复合材料多钉连接层压板钉载分布及有限元计算

张明星

2015, 0(1): 28-32.

摘要 ( 14 )

PDF (4834KB) ( 103 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过对T800碳纤维预浸料复合材料层压板多钉连接试验件进行轴向拉伸测试,测得了整个试验件的载荷-位移曲线和每一个钉孔附近的应变-载荷曲线。试验结果表明,首末两排钉承担载荷最大,中间排钉载荷最小;试件的破坏都是发生在第一排钉附近;破坏模式主要为钉孔挤压和层压板拉伸破坏;建立了相应的有限元模型,模拟结果和试验结果的一致说明了有限元模型的合理性。

飞机复合材料热电耦合仿真分析研究

张彬, 陈晓宁, 赵金龙, 黄立洋

2015, 0(1): 33-37.

摘要 ( 45 )

PDF (4202KB) ( 129 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

复合材料具有比重小、强度高、耐腐蚀性好等众多优点,使得复合材料越来越广泛地应用到飞机的制造业上。复合材料导电性较差,在遭受雷击时很难迅速将雷电流泄放出去,产生的电阻热会对复合材料造成严重的热损伤,危及飞机的飞行安全。本文利用有限元软件仿真分析碳纤维环氧树脂复合材料板遭受雷击时的热电耦合效应,仿真结果表明,复合材料表层最大电势变化趋势和所施加的雷电流波形一致,雷电流主要沿着复合材料板表层电导率最大的方向传导,由雷电流产生的电阻热也主要沿着表层传导,使得复合材料板的热损伤主要集中在表层。通过仿真分析得出了复合材料遭受雷击时的热损伤分布规律,为复合材料雷击可靠性评估提供参考。

复合材料导管结构设计和有限元优化

周晓敏, 王观石

2015, 0(1): 38-41.

摘要 ( 54 )

PDF (3005KB) ( 62 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

导管桨可以有效提高推进效率,相比于金属导管,复合材料导管可以有效地减少导管螺旋桨重量,有利于导管桨的工程应用。采用纵、环肋的导管结构设计,克服了复合材料导管刚度较低的缺点。分别以干、湿模态为目标函数,利用ANSYS有限元软件APDL优化设计理论,对导管环肋分布位置进行了优化设计,给出了导管的最优结构形式,并比较了一阶干、湿模态频率和振型的异同。研究结果表明,复合材料导管一阶湿模态频率约为一阶干模态频率的25%,但振型特征相差不大;给出的结构优化设计方法对复合材料导管结构的工程设计具有一定的指导意义。

玻璃纤维复合材料雷击破损仿真与试验

赵金龙, 陈晓宁, 张云生, 张彬

2015, 0(1): 42-47.

摘要 ( 26 )

PDF (4560KB) ( 71 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用理论推导、仿真分析与试验验证相结合的方式,研究飞机复合材料夹芯板的雷击破损机理和破损状态,为飞机的防雷设计提供依据。通过建立热-电-力耦合物理场复合材料板的三维有限元模型,按结构和作用过程分步进行飞机复合材料雷击效果仿真分析,研究复合材料板遭到雷击后的破损机理以及可能出现的破损状态。通过冲击电流发生器进行模拟雷电试验,观察复合材料板的雷击效果,并与仿真结果相对比,验证了仿真办法的有效性和仿真结果的正确性。

风电叶片多轴向经编织物建模方式研究

唐金钱, 朱小芹, 鲁晓锋, 张登刚

2015, 0(1): 48-53.

摘要 ( 33 )

PDF (3424KB) ( 90 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文针对风电叶片常用的多轴向经编织物的建模方式进行研究,主要通过计算纤维失效进行分析验证。因此本文首先探讨了复合材料的多个纤维失效准则,并对其优缺点作出对比,选取Puck准则进行下一步分析。接着对Puck准则进行了详细描述。最后研究了多轴向经编织物采用多层单轴向经编织物分层建模和通过合理等效简化成一层单轴织物建模,两者建模方式及纤维失效结果的差异,证明两种建模方式均是可行的,采用简化建模更能减少工作量。

复合材料Ⅱ型分层损伤演化声发射监测

李亚娟, 周伟, 刘然, 张雪梅

2015, 0(1): 54-58.

摘要 ( 32 )

PDF (3504KB) ( 80 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过风电叶片复合材料Ⅱ型分层扩展力学性能实验,并借助声发射技术手段,研究复合材料[0/0]、[0/45]和[+45/-45]层间界面损伤演化特性。复合材料试件弯曲加载时,采用声发射实时监测整个分层损伤过程。结果表明,[0/0]复合材料分层试件裂纹扩展快、分层面积大、前沿平齐,不稳定扩展对应较多高幅值、长持续时间的声发射信号;受±45°方向纤维作用,[0/45]和[+45/-45]复合材料试件不稳定分层扩展前声发射撞击累积数较高,裂纹扩展相对缓慢,分层面积小,前沿不齐。复合材料分层损伤演化可分为预分层裂纹尖端区域微损伤累积和分层不稳定扩展两个基本的过程。

碳纤维复合材料回收装置中物料停留时间研究

宋金梅, 刘建叶, 张翠妙, 彭玉刚

2015, 0(1): 59-63.

摘要 ( 55 )

PDF (1258KB) ( 62 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为保证所回收的碳纤维能及时有效地被排出,用EPE泡沫为示踪物料,在建立热氧裂解法回收碳纤维的装置上,用实验法测定了卧式流化床反应器的流化曲线。经分析流化曲线得出临界流化速度和带出速度并经公式计算确定了临界流化速度和带出速度,考察不同形状物料及混合物料在主反应器内的停留时间。结果表明,流化床内临界流化速度为0.15m/s,颗粒带出速度为0.24m/s;物料形状对其在床内停留时间影响较大;单一形状物料在流化床内停留时间由长到短依次为圆柱体、长方体和球体;球体物料最易排出;混合物料在床内停留时间由长到短依次为球体与圆柱体混合物料、长方体与球体混合物料和长方体与圆柱体混合物料;长方体与圆柱体混合物易排出;为使回收碳纤维尽快排出流化床,可采用长方体和圆柱体混合物料或单一的球形物料进行热试验研究。

玄武岩纤维布抗剪加固破损钢筋混凝土深梁的应变分析

刘华新, 孙英明, 王学志, 孔祥清

2015, 0(1): 64-68.

摘要 ( 51 )

PDF (6531KB) ( 41 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了研究玄武岩纤维(BF)布抗剪加固破损钢筋混凝土深梁的应变变化规律,对6根破损的钢筋混凝土深梁进行抗剪加固处理,对加固后的钢筋混凝土深梁进行二次加载试验。研究不同剪跨比、不同粘贴方式下钢筋混凝土深梁的破坏过程、破坏形态及玄武岩纤维布和混凝土的应变分布规律以及不同因素对应变分布的影响,为抗剪加固破损钢筋混凝土深梁的理论计算分析奠定基础。

10kV复合材料输电杆塔有限元结构设计及工程应用研究

柳欢欢, 朱晓东, 柯锐, 叶丽军

2015, 0(1): 69-73.

摘要 ( 41 )

PDF (3878KB) ( 106 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决复合材料在输电杆塔中的应用问题,本文以10kV送电线路实际工程为背景,从输电杆塔的各种工况荷载计算入手,建立有限元分析模型,对复合材料输电杆塔进行结构设计。通过ANSYS软件分别建立了杆身及横担力学模型,对杆塔实际运行中各种工况进行力学计算,通过杆塔力学真型实验验证了复合材料用于10kV输电杆塔制备的可行性,并已成功应用于多处输电线路上。

空心微珠/HDPE复合材料力学性能的研究

谢亚芬

2015, 0(1): 74-76.

摘要 ( 62 )

PDF (972KB) ( 66 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

对空心微珠进行表面改性处理,通过熔融共混挤出的方法,制备不同配比的空心微珠/高密度聚乙烯复合材料。研究了空心微珠/高密度聚乙烯复合材料的抗拉强度、弹性模量及断裂延伸率与空心微珠质量分数间的关系。结果表明,计算值与实测值较为吻合,即抗拉强度随空心微珠的增加略有下降,而弹性模量却随空心微珠的增加而增加。当空心微珠的质量分数为15%时,断裂延伸率达到最大值。

溶剂对玻纤增强树脂基复合材料力学性能的影响

孔令美, 郑威, 齐燕燕, 高泉喜

2015, 0(1): 77-81.

摘要 ( 54 )

PDF (3633KB) ( 66 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用真空辅助树脂传递模塑工艺(VARTM)制备了玻纤增强酯树脂基复合材料,研究了不同化学溶剂对该复合材料力学性能的影响,利用扫描电镜(SEM)对复合材料的断口形貌进行了观察,并分析了其性能变化的原因。结果表明,该复合材料具有一定的抗腐蚀能力,在溶剂中浸泡180d后,其模量基本保持不变,由于界面结合减弱使复合材料强度约有5%~10%的下降,对其力学性能的变化规律没有影响,这为复合材料的工程应用提供了技术支持。

复合材料多隔板框梁结构的RTM工艺成型

刘志杰, 闫超, 罗辑, 祝君军

2015, 0(1): 82-87.

摘要 ( 24 )

PDF (5076KB) ( 94 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

复合材料多隔板框梁结构复杂,内外形精度要求高,本文研究了采用树脂传递模塑成型(RTM)工艺实现该类结构的精确制造。介绍了RTM成型模具的设计、预制体的制备及其注胶工艺的改进,并讨论了它们对于RTM制件质量的影响。结果表明,整体线型注胶口利于大型复杂结构的树脂注胶;适当增大注胶压力,并进行保压,有利改善制件表面质量;控制预制体和树脂中的气泡有利改善制件内部质量;预制体转角区增加额外填充材料可以避免该区域的富树脂及其脱落引起的表面缺陷。最后对其力学性能进行了测试分析。

复合材料结构设计参数获得中试验标准探讨

潘北辰

2015, 0(1): 88-91.

摘要 ( 34 )

PDF (932KB) ( 88 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

对于各向异性复合材料结构设计,需要得到必要的弹性常数和强度常数以实现结构设计和准确校核。本文给出了获得弹性常数和强度常数的试验标准,对每个标准的特点和局限性进行了分析,提出了选用标准进行试验的建议。

外援型聚合物基自修复复合材料研究进展

申艳娇, 杨涛, 牛雪娟, 杜宇

2015, 0(1): 92-96.

摘要 ( 26 )

PDF (2357KB) ( 65 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

聚合物基自修复复合材料是一种重要的的智能复合材料。本文就近年来聚合物基自修复复合材料的研究进展进行了系统综述,并以外援型热固性聚合物基自修复复合材料为重点,详细介绍了几种典型的外援型修复方法,主要包括微胶囊型自修复、中空纤维型自修复、微脉管型自修复、热塑性自修复,系统地阐述了这几种自修复方法的修复机理及特点并分析比较其优劣,展望了聚合物基自修复复合材料的应用前景及发展方向。

聚合物基复合材料电阻焊接技术研究进展

刘洪波, 迪力穆拉提·阿卜力孜, 吴旺青, 谢磊

2015, 0(1): 97-102.

摘要 ( 46 )

PDF (3218KB) ( 45 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

聚合物基复合材料以其优异的特性在各领域广泛应用,聚合物基复合材料的熔融连接技术一直是研究的重点。本文系统地综述了影响电阻焊接接头质量的加热元件、焊接压力和输入功率等工艺参数和焊接过程的温度分布情况,讨论了热固性聚合物基复合材料电阻焊接的实现及电阻焊接有限元模型的建立,展望了聚合物基复合材料电阻焊接技术未来的研究方向。

行业资讯目录

2015, 0(1): 103-128.

摘要 ( 10 )

PDF (8739KB) ( 19 )

当期目录