复合材料科学与工程

吴霞, 王继辉, 倪爱清

2015, 0(10): 5-9.

摘要 ( 25 )

PDF (1720KB) ( 63 )

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采用过氧化苯甲酰(BPO)与过氧化-2-乙基己酸叔丁酯(OT)组成复合引发体系,比较不同配比下的不饱和聚酯树脂(UPR)所制人造石英石的力学性能。应用差示扫描量热法(DSC)研究复合引发体系下UPR的不等温固化反应动力学性能,使用Kissinger方程及Crane方程对数据进行处理并得到UPR的固化动力学模型,并对所得模型加以验证和修正,修正后的模型与实验结果具有更好的一致性。

聚酰亚胺/二氧化钛复合薄膜的制备及性能研究

杨志兰

2015, 0(10): 10-13.

摘要 ( 26 )

PDF (2488KB) ( 31 )

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以联苯四甲酸二酐(BPDA)与4,4'-二氨基二苯醚(ODA)为单体,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,制备出高粘度的聚酰胺酸溶液,然后将钛酸丁酯-乙酰丙酮溶液逐滴滴加均匀分散至聚酰胺酸溶液中,将PAA在玻璃板上涂膜经过高温亚胺化处理,最后制备PI/TiO₂复合薄膜。利用扫描电镜、傅里叶红外光谱对复合薄膜的化学结构进行表征;通过拉伸试验对复合薄膜的力学性能进行研究;采用热失重(TG)测试,对复合薄膜的热学性能进行表征。最终结果表明,所制备的复合薄膜中存在纳米TiO₂的空间网络结构,并且纳米TiO₂在薄膜中均匀分布,在TiO₂含量为2%左右时,复合薄膜的综合性能最优。

基于多重优化策略的风力机叶片传感器布置方法

赵宇, 顾桂梅

2015, 0(10): 14-18.

摘要 ( 29 )

PDF (1345KB) ( 51 )

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针对叶片结构健康监测系统中不合理的测点布置影响传感器数据采集的有效性,降低监测系统精度的问题,提出了一种运用多种优化策略组合布设的方法。首先为了提高收敛速度,利用QR分解法筛选初始测点群;其次基于模态置信准则(MAC准则)建立优化目标函数,并提出了通过MAC最大非对角元素设定阀值作为确定最佳测点数量的方法;最后为解决传统算法易陷入局部最优解、收敛速度慢的问题,将模拟退火算法作为一个算子加入遗传算法中,把两种成熟的智能算法有机地结合到Memetic框架下,利用互补优势形成Memetic算法实现传感器的优化布设。以2MW级风机叶片为例,利用该算法进行传感器优化布置并与传统QR分解法和标准遗传算法进行比较,结果表明,该方法能有效解决叶片传感器优化布置问题,并较QR分解法和遗传算法有更好的收敛性能和优化效果。

纤维缠绕复合材料弯管的线型研究

李彦虎, 祖磊, 高峰, 张桂明

2015, 0(10): 19-25.

摘要 ( 24 )

PDF (3887KB) ( 41 )

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基于测地线建立了复合材料弯管的数学模型,在弯管段两端由圆柱段过渡连接,对其缠绕成型过程进行了研究,采用测地线进行弯管圆环段的缠绕,对于过渡连接的两段圆柱段采用非测地线进行缠绕,对复合材料弯管的纤维稳定缠绕条件进行推导,给出其缠绕线型方程和最小的稳定缠绕角。分析了不同的中心线曲率半径与弯管半径比对缠绕角的影响,并应用MATLAB编程对设计的理论线型进行验证性仿真,证明缠绕线型的可缠绕性以及满足纤维缠绕的基本要求。

缠绕张力对薄壁金属内衬复合材料气瓶性能影响

林松, 王俊锋, 穆晗, 刘胜利

2015, 0(10): 26-30.

摘要 ( 50 )

PDF (3043KB) ( 32 )

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通过薄壁金属内衬的外压强度试验、不同缠绕张力NOL环以及复合材料气瓶的力学性能试验,采用声发射的检测方法研究缠绕张力对薄壁金属内衬复合材料气瓶的疲劳以及爆破性能的影响。结果表明,薄壁金属内衬的外压强度较小,缠绕张力对复合气瓶的疲劳以及爆破性能影响较大,采用声发射信号以及气瓶的性能试验研究可以指导制定最优化的缠绕张力制度。

无溶剂MWNTs纳米流体/聚丙烯纳米复合材料性能研究

张军, 郑亚萍, 杨睿璐, 秦明

2015, 0(10): 31-35.

摘要 ( 52 )

PDF (5503KB) ( 43 )

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以MWNTs为核,采用3-硅羟基-1-丙基氯化铵和磺酸盐PEGS,通过离子键,制备离子型无溶剂MWNTs纳米流体。通过TEM、DSC、TGA、流变仪对无溶剂MWNTs纳米流体的结构和性能进行表征。采用溶液法和机械法制备无溶剂MWNTs纳米流体/聚丙烯纳米复合材料,研究无溶剂MWNTs对聚丙烯结晶性的影响。研究表明,无溶剂纳米流体中MWNTs的含量为23.67wt%,具有固-液转变现象。无溶剂MWNTs纳米流体加入聚丙烯中,均促进了聚丙烯树脂形成晶核的过程,使形成的晶核数目增加,结晶度提高。

C/G混杂复合材料层合板中分散程度的表征方法研究

马腾, 李炜

2015, 0(10): 36-41.

摘要 ( 22 )

PDF (2448KB) ( 45 )

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对C/G混杂复合材料层合板进行了分类,对层间混杂方式分散度的定量和定性表征方法做了总结和分析。提出了一种同时适用于表征层间和单向层内混杂复合材料层合板分散程度的表征方法。既解决了单纯以混杂比描述混杂复合材料各增强组分与力学性能关系的不足,又可以同时适用于层间和单向层内混杂复合材料分散程度的表征。

一种玻纤/环氧-Nomex蜂窝夹层复合材料制备工艺与性能研究

王伟, 左小彪, 冯志海, 颜雪

2015, 0(10): 42-47.

摘要 ( 31 )

PDF (1613KB) ( 34 )

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以玻纤增强环氧预浸料、阻燃环氧结构胶膜和高密度Nomex蜂窝芯通过共固化工艺制备了夹层结构复合材料板,并对其进行了相关性能研究。通过分析预浸料蒙皮和胶膜中环氧树脂基体流变特性,以及研究共固化过程中的固化压力和升温制度对所制备夹层板力学性能的影响关系,制定出了适宜的复合材料成型工艺制度。结合上述研究成果,进一步对采用不同面重胶膜和铺层结构制备出的夹层板进行了性能测试,考核结果表明:胶膜用量的增加可以明显提高Nomex蜂窝夹层板的滚筒剥离强度和长梁弯曲性能,而对平面压缩性能影响较小,但会明显降低复合材料的整体阻燃和烟毒性能;此外,对称铺层结构的材料整体结构稳定性明显优于非对称铺层结构。

添加表面毡对复合材料层间增韧的影响

魏浩, 朱凌, 王继辉

2015, 0(10): 48-52.

摘要 ( 25 )

PDF (3431KB) ( 40 )

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复合材料结构容易受到外来物体冲击,所以提高复合材料的抗冲击能力至关重要。研究了添加表面毡对复合材料层间增韧的影响。通过使用S-4800场发射扫描电镜(FESEM)、光学显微镜以及压剪、三点弯曲以及拉伸试验方式对含有表面毡(WFM)与不含表面毡试样(WF)进行对比测试。通过观察断裂形貌,发现添加表面毡试样断裂发生在表面毡层,短切纤维连接着相邻两层方格布,起着桥联作用。短纤维的桥联作用改变了剪切破坏机理,增大了能量消耗。测试结果表明,添加表面毡后,单位面积剪切破坏吸能能力提高7.3%。添加表面毡能够降低方格布的曲率,增大相邻方格布的相对滑移能力,进而在弯曲、拉伸过程中产生较小的破坏以及较大的变形。

格构腹板式界面增强泡桐木夹芯复合材料梁的弯曲性能试验

吴中元, 方海, 刘伟庆, 祝露

2015, 0(10): 53-57.

摘要 ( 25 )

PDF (1686KB) ( 39 )

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复合材料及其夹层结构具有轻质高强、耐腐蚀、节能保温等特点,以玻璃纤维增强复合材料作为面层和格构腹板,以泡桐木为芯材,采用真空导入成型工艺,制备出格构腹板式界面增加泡桐木夹芯复合材料梁。在保持试件总尺寸不变条件下,对木梁、无格构木芯梁、格构木芯梁进行了平面、侧面四点受弯性能试验研究对比。得出如下结论:同一种构造试件平面受压时所受的极限承载力和刚度比侧面受压时所受的极限承载力和刚度高;无格构木芯梁、格构木芯梁试件所受的极限承载力和刚度比木梁试件所受的极限承载力和刚度有明显的提高;格构木芯梁试件所受的极限承载力和刚度比无格构木芯梁试件所受的极限承载力和刚度有一定的提高。

热固性树脂基复合材料结构电阻焊接研究

刘洪波, 谢磊, 段玉岗, 李涤尘

2015, 0(10): 58-63.

摘要 ( 62 )

PDF (4090KB) ( 80 )

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采用碳纤维增强环氧树脂复合材料层压板与热塑性粘接剂共固化工艺,制备层压板焊接面覆有粘接剂的复合材料结构试件,利用粘接剂作为焊接介质对热固性环氧树脂基碳纤维复合材料结构试件进行电阻焊接。粘接剂与环氧树脂基体界面形成了半互穿网络聚合物(S-IPN)结构,有利于提升粘接剂与环氧树脂基体界面粘接性能,提高接头强度。对焊接试件的接头力学性能表征表明:采用AX8900粘接剂作为焊接介质的试件接头强度最高;单搭接剪切强度(LSS)可以达到7.35MP;编织碳纤维和金属网作为加热电阻可以使接头强度较单向碳纤维加热电阻分别提高60%和73%;编织碳纤维加热电阻焊接的AX8900试件的平均层间断裂韧性可达1880J/m²。根据编织碳纤维加热电阻焊接AX8900试件的LSS建立了基于焊接时间和功率密度的焊接工艺窗口。

高性能热塑性复合材料平板的厚度控制方法研究

徐光磊, 胡照会, 张博明, 郑永哲

2015, 0(10): 64-67.

摘要 ( 32 )

PDF (950KB) ( 51 )

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模压工艺作为一种非热压罐成型工艺,具有设备能耗低、加工周期短、工艺窗口易控制、产品尺寸精度高等优点,是高性能热塑性复合材料低成本成型工艺未来的发展方向。根据模压工艺的基本流程,从模具设计、预浸料铺放和工艺窗口优化等方面研究了热塑性平板厚度的控制方法。考虑上述几方面因素,制造了CF/PPS平板,并利用测量工具对热塑性平板的厚度均匀性进行了检测。结果表明,制造的CF/PPS平板厚度均匀性控制在±5.7%以内,尺寸精度较高。研究成果将为热塑性平板的设计与制造提供技术支撑,也为模压工艺在高性能热塑性复合材料上的应用奠定基础。

玻璃纤维增强复合带的制备

王大鹏, 王庆昭, 程全彪, 解直伟

2015, 0(10): 68-71.

摘要 ( 39 )

PDF (862KB) ( 41 )

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玻璃纤维在溶液槽中经偶联剂处理后,通过烘箱除去水分,在复合模具中与熔融的高密度聚乙烯复合,在一定压力条件下制成带状,即可得到玻璃纤维增强复合带。在不同工艺条件下制备玻璃纤维增强复合带,并对其进行力学性能测试,寻求最佳工艺条件。结果表明,经偶联剂处理的玻璃纤维在烘箱温度为170℃、走丝速度为6m/min、成型压力为500N、张紧度为7N的条件下制备的复合带性能最佳。

复杂多筋复合材料壳体的模具设计技术研究

刘归, 柴朋军, 刘海鑫, 赵志颖

2015, 0(10): 72-74.

摘要 ( 27 )

PDF (1610KB) ( 37 )

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针对复杂多筋壳体的结构特点,以及VARTM整体成型工艺特点,提出了一种新型的易碎模成型模具。在常规模具的基础上设计与制造了该易碎模,利用真空辅助灌注工艺成功制造了壳体的样机,满足了产品设计技术要求,为内部有交错筋的壳体结构复合材料产品的模具设计技术提供了一种新的思路。

湿法缠绕成型玻璃钢锚环的研发与试验

刘建月, 崔小朝, 刘伟婧, 张柱

2015, 0(10): 75-77.

摘要 ( 56 )

PDF (1296KB) ( 47 )

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设计了一种玻璃钢材料锚环的矿用锚索支护结构并设计了玻璃钢锚环的制作流程,应用湿法缠绕成型工艺进行了锚环的制作。对所制锚环进行了压载试验和张拉试验。研究表明无碱玻璃纤维缠绕成型的196^#不饱和聚酯树脂基玻璃钢锚环具有质量轻、易成型、耐酸碱腐蚀性能好等优点。玻璃钢锚环的承压性能在500kN以上,张拉强度极限为464kN。

环氧复合材料压力法降解及其纤维的回收利用

邹镇岳, 秦岩, 许亚丰, 陈林锴

2015, 0(10): 78-82.

摘要 ( 23 )

PDF (3834KB) ( 41 )

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研究了压力法组合溶剂法一步降解环氧碳纤维复合材料的工艺,测试了降解产物成分与特性并探索了回收碳纤维再利用的可能性。利用红外光谱分析确定了其断键形式主要为醚键断裂,利用气相色谱-质谱联用分析确定了降解产物主要是丙烷和2-戊酮。利用扫描电子显微镜(SEM)表征了纤维表面树脂粘附少,再制备复合材料的界面结合良好。纤维力学性能测试确定了所回收的碳纤维仍具有良好的力学性能。复合材料力学性能测试确定了其性能损失小。研究表明,使用该方法降解效率高,回收纤维单丝拉伸强度保留率高,具有很好的运用前景。

连续纤维增强热塑性复合材料热变形性能研究进展

徐子航, 刘东, 钱群, 祝颖丹

2015, 0(10): 83-86.

摘要 ( 28 )

PDF (1260KB) ( 61 )

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连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)是国际上复合材料的研究热点。介绍了连续纤维增强热塑性复合材料的热变形方式及原理,对比分析了CFRTP热变形实验和数值模拟方法,探讨了影响CFRTP热变形及制品质量的因素,并对CFRTP热成型研究方向和发展前景进行了展望。

玻璃钢在湿式静电除尘(雾)领域中的应用

李娜

2015, 0(10): 87-90.

摘要 ( 27 )

PDF (1077KB) ( 82 )

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介绍了湿式静电除尘(雾)器的工作原理及其结构,分析了玻璃钢的特点与成型工艺,说明了玻璃钢在湿式静电除尘中的应用状况。

行业资讯目录

2015, 0(10): 91-128.

摘要 ( 9 )

PDF (18544KB) ( 19 )

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