复合材料科学与工程

陈蓓, 李十泉, 刘荣桂, 谢桂华

2015, 0(11): 5-8.

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进行了CFRP筋复合型锚具静载试验,结果表明该复合型锚具可有效锚固单根为8mm的CFRP筋。通过测试钢管应变,结合公式计算得到了筋材表面黏结应力及其分布情况。该方法简单可靠,对该类型锚具尤其适用。极限状态下,M-7黏结应力分布与BBA模型吻合;M-1、M-2、M-3黏结应力分布与BBA模型不吻合,主要体现在加载端的黏结应力较大,明显高于BBA模型中的残余黏结应力。分析了夹片长度、黏结材料、夹持位置对锚固性能、破坏形式、黏结应力的影响,为同类型大吨位锚具结构的设计提供了依据。

铜/环氧复合材料导热性能的三维数值模拟研究

陆曼, 鲍睿, 晏石林, 邵世东

2015, 0(11): 9-14.

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通过数值模拟手段研究了铜/环氧树脂复合材料的导热性能。利用ANSYS/APDL参数化有限元分析技术,建立了铜颗粒随机分布的三维模型,研究了模型尺寸、铜颗粒的体积分数、粒径分布、颗粒尺寸、颗粒形貌以及颗粒在基体中的排列方式对导热系数的影响。模拟结果表明,当导热模型边长大于100μm时,复合材料的导热系数趋于稳定;铜/环氧复合材料导热系数随铜颗粒体积分数的增加而增加,且增加的幅度越来越大;填充相同粒径的颗粒和粒径服从正态分布的颗粒,材料的导热系数基本保持一致;复合材料的导热系数随颗粒尺寸的变化而波动;方形填料比球形填料更能提升材料的导热性能;填料在基体中排列方式不同,导热系数也不相同,填料沿热流方向定向排列时,增强作用显著。

基于模态应变能理论的风机叶片结构损伤辨别仿真

张鑫, 顾桂梅

2015, 0(11): 15-19.

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为解决风机叶片在多种损伤工况下的结构损伤识别问题,采用一种模态应变能变化率和BP神经网络结合的分步判别方法。首先利用ANSYS软件建立风机叶片的结构模型,选取模态应变能变化率作为检测结构损伤的特征参数;然后分别在单损伤与多损伤工况下,通过比较损伤前后各单元的模态应变能变化初步定位损伤;最后通过BP神经网络精确判定损伤状态,辨别叶片的损伤位置和程度。结果表明,通过比较各单元模态应变能变化率,可以有效实现损伤的初步定位,利用BP神经网络可以准确诊断出叶片损伤位置和程度。这种方法对同一单元不同程度损伤、同程度多损伤等多种损伤工况均有良好的识别效果。

基于CFRP智能表层的GFRP结构变形监测

郑华升, 李静, 朱四荣, 李卓球

2015, 0(11): 20-24.

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以短切碳纤维毡和环氧树脂为原材料制备CFRP复合材料,提出将其作为智能表层用于GFRP结构变形监测。实验结果表明,CFRP智能表层具有稳定的伏安性能和力阻效应,随着拉应变的增加,其电阻表现出线性的可恢复的增大,且具有较好的稳定性;利用CFRP智能表层电阻变化,无论是将其敷设在受拉侧还是受压侧,均可实时监测GFRP梁的弯曲变形;通过采用不同电极布置方式的对比试验发现,CFRP智能表层的测试结果受到电极布置方式的影响,端部电极四电极法和表面电极四电极法的力阻灵敏度分别为5.9和7.3,而两电极法的灵敏度可达到13.1,但在稳定性方面四电极法优于两电极法。

含孔复合材料层合板的结构参数对其屈曲性能的影响

杜宇, 杨涛, 牛雪娟

2015, 0(11): 25-29.

摘要 ( 3 )

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利用ABAQUS软件,建立了含孔复合材料层合板的有限元模型,在层合板四边简支,承受轴向压力载荷作用下,分析讨论了孔径/板宽比、铺层比例、铺层角度、材料性能等结构参数对层合板的线性屈曲的影响。结果表明,孔径/板宽比d/w越大,屈曲载荷越小,当d/w≤0.1时,可认为是小孔洞情况,可近似按无限大层合板处理;90°铺层(与载荷受力方向一致)比例越大,或0°铺层(与载荷受力方向垂直)比例越小,屈曲载荷越大,增加±45°铺层比例,有利于降低层合板各向异性程度;对于斜交对称铺层的层合板,铺层角度对其屈曲载荷影响很大,最大值与最小值相差13.05N;材料主方向结构性能参数差别较大时,屈曲载荷也相差较大,材料的结构性能参数对屈曲承载力具有明显的影响。

玻璃钢加筋管环刚度的有限元优化设计

程雄飞, 陈建中, 崔友国, 宋胤

2015, 0(11): 30-33.

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玻璃钢加筋管是一种性能比较优良的管道结构,但其结构较一般光面管复杂,目前还没有很好的设计方法。通过分析环刚度的概念确定了玻璃钢加筋管环刚度的有限元计算方法,然后以优化设计理论和方法为基础,对有限元中的优化设计方法进行分析,研究应用有限元分析软件ANSYS对玻璃钢加筋管环刚度进行计算及优化设计的方法。首先由内压确定最小管壁厚度,然后在满足管道环刚度设计要求的条件下,通过对加筋间距、加筋环截面的高度两个变量进行优化设计,使玻璃钢加筋管结构重量最轻,以达到在满足安全性要求的前提下成本最少的目的,对玻璃钢加筋管的设计及其应用具有一定指导意义。

PBO/T700层间混杂复合材料弯曲及压缩性能研究

张承双, 崔霞, 李翠云, 王百亚

2015, 0(11): 34-37.

摘要 ( 2 )

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研究了PBO纤维与T700碳纤维层间混杂复合材料的弯曲性能和压缩性能。利用材料万能试验机研究了混杂复合材料的弯曲强度和弯曲模量、压缩强度和压缩模量随混杂比的变化情况,同时对混杂复合材料的弯曲破坏和压缩破坏模式进行了研究。研究结果表明,混杂工艺能够使PBO纤维复合材料的弯曲强度从542MPa增大到1120MPa,压缩强度从233.2MPa增大到702MPa;PBO纤维复合材料和T700碳纤维复合材料弯曲和压缩试样的破坏模式分别表现为典型的韧性破坏和脆性破坏,PBO/T700层间混杂复合材料的弯曲和压缩破坏模式随着混杂比增大,逐渐从韧性破坏转变为脆性破坏。

复合材料槽型壳体内压变形有限元分析

唐泽辉, 王鹏飞, 董青海, 陈雨林

2015, 0(11): 38-41.

摘要 ( 3 )

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通用有限元分析软件ANSYS分析了材料拉伸弹性模量和槽体壁厚对复合材料槽型壳体拉伸变形的影响。结果表明,提高拉伸弹性模量和增加槽体壁厚有助于减小槽体变形。但是,材料的拉伸弹性模量、槽体的厚度与槽体变形三者之间并不呈线性递减关系。通过理论计算,确定出最合适的槽体厚度和拉伸弹性模量值,这样既能有效控制槽体的变形,还能起到节约成本和优化工艺的作用。

复合材料加筋层合板准静态压痕实验研究及数值分析

黄飞生, 周仕刚, 宫占锋, 罗腾腾

2015, 0(11): 42-46.

摘要 ( 4 )

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利用ABAQUS有限元程序所建立了一种基于用户子程序USDFLD和Hashin强度准则的复合材料损伤计算模型,用该模型对复合材料加筋层合板在静压痕力作用下主要发生的纤维拉伸破坏、纤维微屈破坏、基体拉伸破坏、基体压缩破坏、层间拉伸破坏、层间压缩破坏这几种基本损伤模式进行分析。对复合材料加筋层合板在静压痕力作用下进行损伤全过程数值研究,利用该有限元模型预测复合材料层合板静压痕力作用下的荷载-位移曲线以及凹坑深度与静压痕力的关系曲线。数值仿真与实验结果吻合较好,表明该损伤模型方法的可行性。复合材料层合板加筋后拐点处的凹坑深度明显加大,达到0.84mm。通过对加筋板的刚度和强度失效规律的分析,为进一步的复合材料格栅加筋结构(如飞机结构中复合材料后压力框)的性能分析提供参考。

苎麻纤维/玻璃纤维混杂增强不饱和聚酯复合材料的力学性能研究

陈旭, 张虎, 刘燕峰, 益小苏

2015, 0(11): 47-52.

摘要 ( 1 )

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采用真空辅助成型技术(VARI)制备不饱和聚酯为基体的苎麻/玻璃纤维混杂增强复合材料。通过改变层间混杂的铺层方式以及改变两种纤维的相对含量对比其力学性能,从而得到以上两种因素对力学性能的影响方式。结果表明,在相同的混杂比下,层间夹芯混杂(玻璃纤维在壳层,苎麻纤维在芯层)铺层的力学性能优于层间夹芯混杂(玻璃纤维在芯层,苎麻纤维在壳层)铺层,而层间交替混杂铺层的力学性能介于两者之间;在相同的铺层方式下,苎麻纤维相对含量与复合材料力学性能存在负相关关系,其中与拉伸性能呈现线性(一次函数)关系,与弯曲性能呈现三次函数关系。

不饱和聚酯玻璃钢与环氧乙烯基酯玻璃钢耐久性能试验研究

聂亚楠, 马东阳, 王成启

2015, 0(11): 53-58.

摘要 ( 2 )

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采用湿热老化、冻融循环及紫外老化等加速试验方法,通过质量变化率、弯曲强度保留率及SEM分析,对189不饱和聚酯玻璃钢及MFE-2环氧乙烯基酯玻璃钢在海洋环境中的腐蚀机理和耐久性进行了详细研究。试验结果表明,湿热老化150d后,189不饱和聚酯玻璃钢及MFE-2环氧乙烯基酯玻璃钢的质量变化率分别为-6.03%和0.31%,弯曲强度保留率分别为26.2%和47%;紫外老化300h后,弯曲强度保留率分别为84%和94%;1000次冻融循环后,弯曲强度保留率分别为30%和65%。基体树脂分子链上酯基的密度是影响玻璃钢在海洋环境中耐久性的关键因素,MFE-2环氧乙烯基酯树脂分子链上酯基的密度约为189不饱和聚酯树脂分子链上酯基密的1/3,所以MFE-2环氧乙烯基酯玻璃钢在海洋环境中具有更好的耐久性。

碳纤维复合芯导线全寿命周期年费用法的选型研究

杨长龙, 田超凯, 王志伟, 邵晓

2015, 0(11): 59-63.

摘要 ( 1 )

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碳纤维复合芯导线具有重量轻、载流量大、弧垂小、节约杆塔费用以及减小占地面积等一系列优点,但基于碳纤维复合芯导线输电线路全寿命周期成本计算的模型尚未形成,本文以实际工程为例,运用计算模型对不同选型方法的碳纤维复合芯导线全寿命周期年费用进行计算,并与对应规格的钢芯铝绞线进行比较分析,得出有利于充分发挥碳纤维复合芯导线优势的导线选型方法,为工程设计和决策提供实用和可靠的方法和依据。

连续式碳纤维自发热机场道面温升规律试验研究

李春鸣, 许巍, 李强, 刘效国

2015, 0(11): 64-70.

摘要 ( 0 )

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针对布置连续式碳纤维线的自发热机场混凝土道面,分别制作了内设6K、12K、24K发热线的水泥混凝土板,并在不同室外环境、不同输入功率下进行了温升规律现场试验。试验结果表明:①距离发热线越近,温升越快,温度越高;②发热线间距为10cm时,板面不同位置的温差在3℃以内,温度均匀性良好;③温升效果主要由输入功率决定,当环境温度在-10℃且输入功率为382W/m²时,3.5h后板面温度即可超过3℃;④自然环境对板面温升影响显著,板面温度变化与环境温度变化趋势一致,环境温度降低3℃,板面温度将会随之降低20%以上;⑤混凝土道面板散热慢,可以利用余热进行融雪化冰。

增韧改性对玻纤织物增强酚醛复合材料性能影响研究

李亚锋, 洪旭辉

2015, 0(11): 71-74.

摘要 ( 1 )

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选择了3种不同分子量的聚乙烯醇缩丁醛作为增韧剂对酚醛树脂进行增韧改性,通过夹层结构滚筒剥离强度,材料的60s垂直燃烧、烟密度、热释放速率等性能测试研究不同分子量和添加量的增韧剂对材料韧性和阻燃性能的影响。研究发现高分子量增韧剂对材料滚筒剥离强度的改善效果最明显,5%的添加量即能达到11%的低分子增韧剂的增韧效果;除增韧剂的添加量外,增韧剂分子量也对材料的阻燃性能有明显影响。最后通过复合材料的力学性能测试,发现经低、中、高3种分子量的增韧剂增韧的复合材料的层间剪切强度均得到了明显改善,分别提高了29%、81%和71%。

树脂类型、玻纤布类型和厚度对真空灌注玻璃钢制品树脂含量的影响

王刚, 马艳梅, 董媛媛, 徐俊

2015, 0(11): 75-77.

摘要 ( 3 )

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研究了不同树脂类型、不同玻纤布类型和厚度通过真空灌注成型后玻璃钢的树脂含量。实验结果表明,三轴向玻纤布成型的玻璃钢样品树脂含量较高,而双轴向和单轴向玻纤布成型的玻璃钢样品树脂含量较低;与使用低粘度的035C/037树脂相比,使用高粘度的LR135/LH135树脂成型的玻璃钢样品树脂含量更低;随着玻纤布层数的增加,成型后玻璃钢样品树脂含量降低。

Nomex蜂窝夹层结构复合材料抗菌防霉性能研究

赵志颖, 朱秀迪, 杨凯, 孙燚

2015, 0(11): 78-80.

摘要 ( 1 )

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以Nomex蜂窝为芯材,以混合树脂浸渍的玻璃布预浸料为复合材料面板,制备了添加抗菌防霉剂和未添加抗菌防霉剂的蜂窝夹层结构复合材料。测试了两种Nomex蜂窝夹层复合材料的力学性能和抗菌防霉性能。添加抗菌防霉剂后,Nomex蜂窝夹层复合材料的横向和纵向剪切强度、剪切模量均有微量提高;同时,Nomex蜂窝夹层复合材料获得优异的防霉性能,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、表皮葡萄球菌的生长有良好的抑制作用。

预制夹芯保温墙体保温连接件研究现状

万朝阳,陈国新

2015, 0(11): 81-84.

摘要 ( 1 )

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介绍了预制夹芯保温墙体中保温连接件的相关特性,总结了国内外保温连接件力学性能、保温连接件与混凝土锚固性能影响因素研究现状,参考相关规范并确定保温连接件应用技术要求,对保温连接件研究方向进行了展望。

玻璃纤维增强尼龙6的研究进展

李跃文

2015, 0(11): 85-89.

摘要 ( 2 )

PDF (774KB) ( 15 )

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优化玻璃纤维(GF)的种类和用量、尼龙6(PA6)与GF的复合工艺,改善PA6与GF的界面结合情况,均有利于改进PA6/GF复合材料的性能。利用第三组分和GF对PA6进行协同改性也是改善PA6/GF复合材料性能的重要手段。综述了PA6/GF复合材料性能的影响因素、复合材料的复合工艺、界面处理方法和第三组分与GF对PA6的协同改性等方面的研究进展。

行业资讯目录

2015, 0(11): 90-129.

摘要 ( 3 )

PDF (18068KB) ( 8 )

当期目录