复合材料科学与工程

张恩阳, 刘波, 陆振玉, 冯琨程

2015, 0(9): 5-10.

摘要 ( 24 )

PDF (2536KB) ( 24 )

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复合材料蜂窝夹层结构广泛应用于小型无人机机体结构,蜂窝夹层结构设计需要满足无人机使用技术的不断发展的要求。就某小型无人机弹射试验破坏的问题,基于经典梁弯曲理论与Reissner剪切理论薄面板的基本假设进行了分析模型建立与工程估算分析,并与有限元结果进行对比分析,结果为上面板最大应力偏差为3%,下面板最大应力偏差为10.8%,与试验破坏结果具有较好的一致性。研究结果表明,该工程估算方法对实际蜂窝夹层结构设计具有一定的指导意义。

SW220/430LV复合材料拉-拉疲劳强度材料许用值试验研究

陈国涛, 梅志远, 李华东

2015, 0(9): 11-16.

摘要 ( 39 )

PDF (1283KB) ( 31 )

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拉伸强度材料许用值是开展舰用复合材料结构设计所需的重要指标参量。SW220/430LV复合材料是目前较为常用的舰用复合材料体系之一。首先依据规范GB/T 1447-2005开展0°/90°铺层试件拉伸强度试验研究,并根据B基准值要求,得出拉伸强度基准值X_T。在此基础上,分别针对不同折减系数条件下的载荷值,开展拉-拉疲劳特性、疲劳承载后剩余强度/刚度试验研究,并同时探讨了载荷特征、应力比、加载频率、疲劳周期等对SW220/430LV复合材料疲劳特性的影响规律。研究结果表明,当计及结构疲劳承载时,SW220/430LV复合材料拉伸强度材料许用值可取为0.45X_T。

基于高分子电热膜的风电叶片电热除冰功率密度计算模型

倪爱清, 王延明, 王继辉, 牟书香

2015, 0(9): 17-23.

摘要 ( 25 )

PDF (1078KB) ( 52 )

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以融冰界面位移与相变传热理论为基础,考虑了玻璃纤维增强树脂复合材料层和冰层的升温蓄热、界面冰层融化相变潜热以及冰层与周围空气的对流传质、对流换热和辐射换热等影响,提出了一种基于高分子电热膜的电热除冰功率密度计算的数学模型。对特定除冰模型进行了功率密度的计算,并通过模拟特定环境下的实际除冰实验对计算结果的准确性进行了验证,计算结果与实验结果吻合较好。

压缩载荷下复合材料分层损伤演化声发射监测及应变分析

吕智慧, 刘然, 王雅瑞, 周伟

2015, 0(9): 24-28.

摘要 ( 22 )

PDF (1285KB) ( 42 )

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通过单向玻璃纤维/环氧复合材料试件的单轴向压缩实验,结合声发射及应变电测技术,研究含直径分别为5mm和10mm两种圆形分层复合材料损伤演化特性,并探讨了试件的压缩损伤破坏过程。结果表明,在压缩载荷作用下,两类分层直径试件的破坏路径基本一致,层间破坏机理相同。分层缺陷面积的大小对试件的承载能力有较大影响,分层缺陷面积越大,试件的承载能力降低,试件的破坏程度加剧。载荷-纵向应变曲线由线性变化到近似线性变化再到非线性变化的过程与声发射信号分析结果较吻合。

缝纫增强对碳纤维编织复合材料管件能量吸收性能的影响

张前锦, 阳玉球, 鱼住忠司, 马岩

2015, 0(9): 29-34.

摘要 ( 23 )

PDF (2155KB) ( 19 )

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采用碳纤维增强复合材料管件代替传统的金属材质的吸能盒,实现了在提高能量吸收能力的同时减轻车身重量。管件的增强体分别是经过缝纫增强的碳纤维编织物和未经过缝纫增强的碳纤维编织物,选用环氧树脂作为基体材料运用真空辅助成型工艺完成整个管件的制作。对有无缝纫增强形式对碳纤维编织物增强复合材料管件物能量吸收能力的影响展开研究。研究结果表明,经过缝纫增强的碳纤维编织管件能够明显提高管件的能量吸收能力,经过缝纫增强的管件的比能量吸收值比未经缝纫增强的高出16%。为了研究管件的能量吸收机理,对测试后的管件进行了树脂包埋、抛光和观察,观察后发现经过缝纫编织的管件物的中央裂纹受到了缝纫结构的限制,使得中央裂纹不易扩展,能量吸收性能得到明显的提高。

基于THz波的玻璃纤维复合材料无损检测方法研究

廖晓玲, 刘延雷, 汪宏, 李伟忠

2015, 0(9): 35-38.

摘要 ( 12 )

PDF (1852KB) ( 28 )

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太赫兹具有透视性、安全性等特点,近年来在无损检测领域得到了较快的发展和应用,以返波振荡管连续太赫兹波成像系统对5mm厚的玻璃纤维复合材料进行无损检测实验,其中包括热损伤(dmin=0.5mm)、空气分层(s_min=0.5mm²)等缺陷,获得样品的成像结果及数据。结果表明,返波振荡管连续太赫兹波成像技术对从背面对玻璃纤维复合材料样品中的两种缺陷有清晰成像,且结合成像数据,可排除样品中环氧树脂的影响,验证不同缺陷之间的特性,进一步确定损伤类型。

风电叶片单/双轴测试及其全场三维变形分析

胡雪兵, 周华飞, 汪小平, 秦良忠

2015, 0(9): 39-46.

摘要 ( 40 )

PDF (8015KB) ( 13 )

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进行了风电叶片单/双轴静载试验,采用数字图像相关技术监测其全场三维变形。结果表明,在各荷载工况下,风电叶片的三维位移分布具有良好规律,应变分布则无明显规律。在三个方向位移中,平面外位移远大于平面内位移。单/双轴荷载作用下,风电叶片三维位移存在显著差异,且位移差值随加载等级增大而增大。在风电叶片全场范围内,双轴荷载作用下的挥舞方向位移大于同级单轴荷载作用下的挥舞方向位移。在叶根至74%叶长(100cm)区段内,双轴荷载作用下的摆振方向位移大于同级单轴荷载作用下的摆振方向位移;而在74%叶长至叶尖区段内,则反之。在叶根至41%叶长(55cm)区域内,单双轴各工况下的展向位移几乎接近于0;而在41%叶长至叶尖区域内,双轴荷载作用下的展向位移大于同级单轴荷载作用下的展向位移。

蒙皮铺层形式对泡沫夹芯结构准静态压痕试验的影响

魏浩, 朱凌, 王继辉

2015, 0(9): 47-51.

摘要 ( 25 )

PDF (1969KB) ( 44 )

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研究了准各向同性铺层泡沫夹芯结构蒙皮铺层形式对结构准静态压痕(QSI)试验的影响。通过对比结构吸能效率、失效机理以及底部面板失效挠度,发现方格布蒙皮试样失效主要以纤维断裂为主,含有单向布的试样失效主要以分层破坏为主,方格布与单向布混合铺层试样失效包含分层以及纤维断裂,具有较大的吸能效率。此外,底部蒙皮失效挠度与结构蒙皮以及夹芯结构性能相关,与吸能效率没有直接关系。

雷达罩产品外型的反演算法

李兴德, 周春苹, 张丽, 裘进浩

2015, 0(9): 52-56.

摘要 ( 28 )

PDF (4464KB) ( 31 )

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宽频带雷达罩设计经常从气动外型通过电性能设计得到蜂窝夹层厚度为变厚度的雷达罩的内型。加工后雷达罩成型阳模往往与产品的内型相比产生偏差,从而导致电厚度的不准确。从有偏差的阳模外型出发,通过雷达罩内型面点处的法线、位置角度及相关点附近的厚度函数,形成将内型面点处的法线转换成外型面对应点处的法线的转换矩阵,通过反演循环逐步逼近外表面的数据点。随着循环的进行,转换矩阵的数值及相应点的坐标数值将逐步稳定,当相邻两次矩阵及坐标值变化满足精度时,则循环终止。利用循环终止时的外型面点的坐标、法线及变厚度蜂窝的厚度公式,便可得到夹层结构雷达罩的内外层蜂窝外型面。这样,在模具有偏差时,也能得到符合电厚度要求的雷达罩结构。

界面摩擦对Kevlar织物吸收冲击能量能力的影响

史春旭, 段一平, 任家骏

2015, 0(9): 57-63.

摘要 ( 17 )

PDF (6078KB) ( 30 )

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大量实验证明,在弹体对织物的冲击过程中,弹体与纱线之间和纱线与纱线之间的摩擦对织物吸收弹体冲击能量的能力具有显著的影响。已经证明在球型弹体对织物的冲击中,弹体与纱线之间和纱线与纱线之间的摩擦是影响织物吸能特性的重要因素,但是在平头弹体对织物的冲击过程中,界面摩擦是如何影响织物吸收冲击能量这一问题还未被研究。本文建立了织物的多尺度三维有限元模型,利用LS-DYNA模拟了平头弹体对四边固定织物的冲击过程。结果表明冲击过程中纱线的动能和势能是主要吸能机制,通过摩擦消耗的能量不是主要的吸收能量的机制,但是摩擦能够间接影响织物的吸能特性,较小的摩擦有助于促进纱线之间的相互运动和作用,同时能够增加弹体和织物相互作用的时间,有助于提高织物吸收能量的能力;弹体与纱线之间的摩擦对织物吸能特性的影响很小,纱线与纱线之间的摩擦在冲击过程中对织物吸能特性的影响起主要作用。

连续式碳纤维自发热机场道面融雪化冰试验研究

李春鸣, 许巍, 李光元, 周海忠

2015, 0(9): 64-69.

摘要 ( 25 )

PDF (1678KB) ( 52 )

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为研究布置连续式碳纤维线的自发热机场混凝土道面的融雪化冰规律,制作了内设6K、12K、24K发热线的水泥混凝土板,展开不同功率、不同厚度等条件下的室外融雪化冰试验,并进行了机理分析。结果表明,①在板内设置隔热层可以减少混凝土板的蓄热量,提高融雪化冰的效率;②输入功率和冰雪厚是决定融雪时间以及耗电量的主要因素,一定范围内,功率每增加50W/m²,化雪时间缩短1.14h,节省电量0.25kW·h/m²,雪厚每增加1cm,化雪时间延长0.69h,耗电量增加0.35kW·h/m²;③对道面进行提前预热不仅可以避免道面积雪,而且通过采用间歇式供电可以节约能耗。

玻璃纤维对其增强的复合材料耐酸性影响

周乔, 侯锐钢

2015, 0(9): 70-73.

摘要 ( 25 )

PDF (4635KB) ( 82 )

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玻璃纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)是近期大型燃煤电厂烟囱内筒使用的有效耐蚀材料。采用重量变化分析、力学性能测试、SEM形貌分析相结合的手段,对上述材料及其增强材料在10%硫酸溶液的作用过程进行实验。结果表明,无碱含硼E玻璃纤维和无氟无硼ECR玻璃纤维对其增强的复合材料耐酸性作用明显。其中,ECR玻璃纤维可使其增强的复合材料耐酸性能提升。

非热压罐预浸料T700SC/#2510层板的低速冲击损伤特性

孔德拴, 管国阳

2015, 0(9): 74-76.

摘要 ( 21 )

PDF (1170KB) ( 21 )

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通过试验研究了一种非热压罐(Out of Autoclave,简称OOA)预浸料T700SC/#2510层压板的低速冲击损伤特性。针对三种典型铺层方案,获得了层压板的凹坑深度-单位厚度冲击能量(d-e)、损伤面积-单位厚度冲击能量(S-e)和冲击后压缩强度-凹坑深度(σ-d)曲线,以及三个批次的该OOA预浸料准各向同性层压板在标准冲击能量6.7J/mm下的剩余压缩强度结果。结果表明,T700SC/#2510材料体系冲击表面损伤不明显,但内部损伤却较大;该OOA预浸料的d-e曲线、S-e曲线和σ-d曲线均存在拐点现象;准各向同性铺层可以吸收更高的冲击能量,但也导致了更大的内部分层损伤;该OOA预浸料的CAI强度满足第二代OOA预浸料的指标。

新型拉挤酚醛树脂及其复合材料的性能研究

田谋锋, 谈娟娟, 王雷, 孙燚

2015, 0(9): 77-82.

摘要 ( 14 )

PDF (1038KB) ( 28 )

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以牌号为F-613的非酸固化型拉挤酚醛树脂为研究对象,通过FTIR、GPC、流变仪、DSC等表征方法分析了该树脂的结构、分子量、粘度特性、固化特性、凝胶时间等。结果表明,该树脂的DSC曲线显示具有单一的固化峰,且固化峰温度较低,此外,高温下的凝胶时间较短,固化度较高,能够很好地满足低粘度、高活性、快速固化等拉挤工艺要求,并且工艺配方与成型工艺简单,由其所制备的复合材料与9450酚醛树脂的复合材料性能基本相当。

一体化成型耐磨复合材料的磨损性能研究

张连旺, 李宝伟, 钟翔屿, 包建文

2015, 0(9): 83-86.

摘要 ( 24 )

PDF (6496KB) ( 31 )

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将耐磨涂层与树脂基复合材料采用RTM工艺一体化成型,并对一体化成型复合材料的耐磨性能进行了测试分析,采用三维白光干涉表面形貌仪测试了磨损试样的表面形貌,采用激光粒度分析仪对所使用的硬质粉体进行了粒度分析,采用电子显微镜观测了耐磨复合材料的内部结构。结果表明,复合材料试样的摩擦系数与磨痕深度情况相一致,即试样的摩擦系数越小,其磨痕深度也越小。一体化成型耐磨复合材料表面涂层的连续相为树脂基体,限制了该种复合材料在高速摩擦条件下的使用。

波纹缺陷对复合材料层合板压缩力学性能影响研究

吴维清, 朱俊, 王继辉, 祖磊

2015, 0(9): 87-92.

摘要 ( 31 )

PDF (1556KB) ( 43 )

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采用真空辅助灌注成型工艺与热压罐成型工艺,分别制备不同增强材料的标准压缩试样和含缺陷的压缩试样。压缩测试实验结果表明,压缩载荷下波纹缺陷引起压缩弹性模量和强度显著减小,并且对压缩强度的影响更加明显;同时,均一波纹对复合材料板材的压缩强度与压缩弹性模量的影响比梯度波纹更大;此外,波纹对碳纤维预浸料增强复合材料的力学性能影响更大,层间剪切破坏是试样主要失效机制,并且在纤维波纹的最大偏转角处,试样易发生横向剪切破坏。

聚三唑树脂的耐热性研究进展

沈镇, 曾金芳, 王秀云

2015, 0(9): 93-98.

摘要 ( 20 )

PDF (961KB) ( 40 )

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概述了提高聚三唑树脂耐热性的主要方法,重点介绍了化学结构、固化条件以及纳米填料对聚三唑树脂耐热性和力学性能影响的研究进展,最后简要分析了目前聚三唑树脂耐热性研究中存在的问题以及发展前景。

FRP筋与混凝土粘结性能研究进展

张卫东, 王振波, 孙文彬

2015, 0(9): 99-103.

摘要 ( 37 )

PDF (12714KB) ( 25 )

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基于国内外不利因素下FRP筋与混凝土粘结性能的研究成果,比较分析了FRP筋与混凝土间粘结性能的常见试验方法,着重介绍了高温、冻融循环、氯盐、碱液、干湿循环等多种不利因素下FRP筋混凝土的粘结滑移性能的研究进展及现状,综合分析及比较了现有研究成果并提出现有研究的不足及建议。

行业资讯目录

2015, 0(9): 104-128.

摘要 ( 1 )

PDF (15594KB) ( 7 )

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