复合材料科学与工程

张曼曼, 李炜

2014, 0(7): 5-9.

摘要 ( 29 )

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测试并分析了VARI用不饱和聚酯树脂DS326PT-1在动态升温及恒温条件下的粘度变化,建立了工程粘度模型,并通过该模型来预测适用于VARI(真空辅助成型工艺)的低粘度工艺窗口。实验数据表明,该粘度模型与实验结果吻合良好,可为VARI工艺过程的模拟与参数优化提供有效的参考数据。

FRP网格拉伸性能及加固水下混凝土试验研究

魏洋, 纪军, 张敏

2014, 0(7): 10-15.

摘要 ( 31 )

PDF (6744KB) ( 85 )

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FRP网格以其轻质、耐腐蚀、加固效果显著,在土木工程领域具有很好的应用前景,但其传统的手糊制作工艺影响了制品的质量及性能的稳定性,限制了其工程应用。本文采用真空辅助成型工艺(VARI),研究开发了实用的FRP网格制品的制备工艺,制作了玄武岩纤维和碳纤维为增强体的两种规格FRP网格,并截取了相应的3种网格拉伸试件进行试验研究。试验结果表明,FRP网格制品的弹性模量较为稳定,极限强度与极限应变的离散性较大,随着FRP网格筋的纤维用量增加,纤维可能出现缺陷破坏的概率增大,其可获得的强度和应变能力下降,而弹性模量无显著变化;不同纤维增强体的FRP网格表现出不同的拉伸性能,玄武岩纤维网格筋的极限强度与弹性模量低于碳纤维网格筋,但极限应变要高于后者;FRP网格加固混凝土水下结构的技术效果得到了试验验证,加固试件的承载力及变形能力得到显著的提高。

内埋光纤光栅碳纤维增强复合材料层压板力学性能及拉伸应变监测

刘刚, 张斌, 周玉敬, 李伟东

2014, 0(7): 16-22.

摘要 ( 36 )

PDF (3049KB) ( 55 )

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将不同数量的光纤光栅埋植于复合材料层压板层间部位,研究了光纤光栅的埋植数量对层压板拉伸和压缩性能的影响及光纤光栅埋入对层压板层间结构的影响。此外,利用埋植在层压板内部的光纤光栅监测了层压板在拉伸过程中的应变变化,并与应变片监测结果进行了对比。试验结果表明,当在复合材料层压板中沿纤维方向埋入光纤光栅时,复合材料0°拉伸强度和模量略有降低。而当光纤光栅垂直于纤维方向埋入复合材料内部时,复合材料的90°拉伸强度和模量略有提高。对于压缩性能而言,由于光纤光栅在压缩过程中发生脆断,在复合材料内部产生损伤源,导致复合材料压缩强度有所降低,但当光纤光栅埋植数量较小时,对压缩模量的影响较小。层间形貌的显微观察结果表明,光纤光栅沿纤维方向埋入复合材料内部,在光纤光栅周围未形成树脂富集区,反之则将出现明显的富树脂区。

均匀化有限元法预测复合材料层合板宏观有效弹性性能

谢桂兰, 赵锦枭, 田杰, 吴涛

2014, 0(7): 23-27.

摘要 ( 60 )

PDF (1435KB) ( 135 )

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首先由等效能量原理提出复合材料有效弹性模量定义,再由小参数渐进展开均匀化理论,推导出复合材料层合板等效弹性张量。同时结合有限元方法,建立复合材料层合板的多尺度模型,预测碳纳米管以及纳米薄膜增强复合材料层合板的宏观有效弹性模量。由均匀化方法来求得弹性模量的宏观平均值,将其输入商业软件ANSYS系统进行计算,由此把宏、细观两个尺度耦合起来,可以对复合材料层合板进行等效弹性性能分析。这对新材料的研究、发展具有一定的指导作用。

低温环境中介质结冰时玻璃钢贮罐的应力分析

李悦, 朱四荣, 文欢, 陈建中

2014, 0(7): 28-32.

摘要 ( 30 )

PDF (4068KB) ( 42 )

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根据复合材料热膨胀系数的细观力学分析,确定玻璃钢贮罐不同铺设单层的热膨胀系数;通过ANSYS大型通用有限元软件,计算了在低温环境下贮罐内的介质水结冰时由于体积膨胀受到约束而对贮罐产生的应力应变;计算分析了冰块厚度不同时贮罐的应力应变变化规律。计算结果表明,贮罐温度降低、水结冰对玻璃钢贮罐产生不可忽略的附加应力与应变;因贮罐结构设计为变厚度铺层,导致不同厚度的冰块对贮罐产生的最大应力应变差别不是很大;低温环境下使用时,建议贮罐设计时考虑低温与结冰工况的影响。

受内压复合材料压力容器最佳预紧力有限元分析

董文武, 王鹏飞, 李杨, 何克彬

2014, 0(7): 33-36.

摘要 ( 40 )

PDF (1484KB) ( 58 )

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本文利用大型通用有限元分析软件ANSYS对受内压作用的碳纤维缠绕压力容器进行应力数值分析。结果表明,对压力容器施加预紧压力后,会使复合压力容器的内衬在工作压力下的应力显著降低,且应力分布趋于均匀,碳纤维材料的利用率得到提高,有效提高了复合材料压力容器的疲劳寿命。

民用飞机舱门优化研究

袁修起

2014, 0(7): 37-41.

摘要 ( 32 )

PDF (1460KB) ( 57 )

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针对一类民用飞机舱门结构的特点,采用蜂窝夹层结构形式进行设计。选定不同内外蒙皮厚度、不同蜂窝高度、加装加强垫板、填平蜂窝凹槽、局部抬高蜂窝高度等多种结构形式进行分析对比。为便于比较各种结构的优缺点建立了舱门结构的有限元模型,并对各组结构弯曲变形情况进行计算。计算结果表明,内蒙皮厚度和蜂窝高度对舱门刚度起主导作用,存在合适刚度的内蒙皮厚度和蜂窝高度使舱门在巡航状态下的弯曲变形符合要求。分析结果及所得结论为同类型飞机舱门的设计提供了借鉴,有一定的参考价值。

缝合编织复合材料低速冲击以及冲击后弯曲性能研究

梁倩囡, 阎建华

2014, 0(7): 42-46.

摘要 ( 25 )

PDF (5835KB) ( 76 )

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两片三维四向编织厚片叠层缝合和四片三维四向编织薄片叠层缝合,固化之后得到两种厚度接近的缝合编织复合材料。对两种材料进行冲击以及冲击后弯曲实验,分析其表面和内部损伤特征、分布和机理,探讨其冲击后的剩余弯曲性能。结果表明,3.2J/mm的冲击能量下,缝合编织薄片的表面损伤面积和厚度方向上的损伤小于缝合编织厚片;冲击后弯曲实验中,两种材料受压面的树脂裂纹在厚度方向上的相邻两编织片之间几乎观察不到,受拉面的树脂裂纹沿着冲击造成的树脂裂纹继续向横向、纵向和厚度方向扩展;缝合编织薄片未经冲击与冲击后的弯曲强度和弯曲模量均大于缝合编织厚片,但其弯曲断裂变形小于缝合编织厚片。

TBPB/TBPO引发不饱和聚酯树脂固化特性研究

倪秋如, 周权, 倪礼忠, 董擎之

2014, 0(7): 47-49.

摘要 ( 28 )

PDF (1007KB) ( 51 )

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本文采用DSC法研究TBPB/TBPO引发不饱和聚酯体系的固化行为,比较TBPO百分含量变化对于该体系固化反应的影响。通过DSC、树脂反应活性分析仪研究TBPB/TBPO引发不饱和聚酯体系固化反应温度、凝胶时间和固化时间。研究结果表明,随着TBPO百分含量从10%增加到100%,固化反应峰值温度由142℃降低到120.8℃,凝胶时间由214s降为79.5s,固化时间由634.5s缩短为171.5s。

风电叶片模具用碳化硅热容层导热性能研究

李义全, 逄增凯, 陈万康, 张作朝

2014, 0(7): 50-52.

摘要 ( 27 )

PDF (1247KB) ( 49 )

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采用真空灌注成型工艺制备了模拟叶片模具玻璃钢复合材料试板,利用碳化硅作为试板的导热层,研究了不同目数的碳化硅导热均匀性。结果表明,当220目碳化硅与100目碳化硅质量比为1∶1时,碳化硅导热均匀;当碳化硅/环氧树脂混合体系的黏度为2.9Pa·s时,体系具有适宜的刮腻性,适合将其作为叶片模具热容层;将碳化硅应用于叶片模具生产中时,模具表面平均温度为63℃,温度整体分布比较均匀。

RTM成型复合材料共固化结合面性能研究

罗海涛, 李娅娜, 康永清

2014, 0(7): 53-56.

摘要 ( 23 )

PDF (5536KB) ( 85 )

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通过对RTM技术成型结构复合材料结合面的研究,对不同方法所成型的共固化结合面的性能进行测试和分析,优选出一种最佳的预成型方式。

三维五向编织玻纤/碳纤环氧树脂混杂复合材料冲击性能和冲击后弯曲性能研究

方丹丹, 阎建华

2014, 0(7): 57-61.

摘要 ( 32 )

PDF (3835KB) ( 70 )

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该文研究了三维五向玻纤/碳纤编织混杂复合材料的冲击性能和冲击后弯曲性能,对试样分别进行了落锤冲击试验和三点弯曲试验。研究表明,通过落锤冲击试样发现,冲击后冲击面的损伤比背面的损伤低,冲击背面裂纹主要沿纵向扩展;通过弯曲性能测试得出碳纤维的加入使玻璃纤维复合材料的弯曲模量提高;当轴纱排布为CF∶GF∶CF时,混杂复合材料的抗冲击性能最好,材料的抗冲击性能与混杂方式有关。

热塑性复合材料缸盖罩防渗漏的研究

王晶, 杨德旭, 宋磊, 崔巧丽

2014, 0(7): 62-64.

摘要 ( 25 )

PDF (2043KB) ( 58 )

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发动机缸盖罩漏油是影响汽车发动机性能和整车性能的重要问题之一。本文对缸盖罩渗油原理进行了研究,分析了其影响因素,对影响密封性能的缸盖罩变形形式、密封垫结构设计和硬度、螺栓预紧力等主要因素进行了系统分析,提出了防渗漏的解决办法。

复合材料多频选择性天线副反射面的研制

王海东, 李金良, 宁晓磊, 金超

2014, 0(7): 65-68.

摘要 ( 26 )

PDF (1021KB) ( 51 )

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针对S/X/Ku/Ka四频段选择性天线副反射面的技术要求,从蒙皮材料、夹芯材料和粘接材料的选材方面,选出适合四频段等多频段的透波材料体系。通过对曲面振子成型工艺和副反射面成型工艺优化,掌握了工艺稳定性好、成品率高的高精度曲面偶极振子成型技术。最终成功研制出四频段选择性副反射面,其型面精度为0.08mm(r.m.s.),S和Ku频段的透射传输损耗均小于0.25dB。

三维编织结构参数对复合材料拉伸性能的影响

李苏红, 刘丽芳, 阎建华, 俞建勇

2014, 0(7): 69-73.

摘要 ( 21 )

PDF (3020KB) ( 45 )

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通过7组实验比较和分析研究,评价了编织结构参数(如编织角,纤维体积分数,轴向纱数与编织纱数之比,三维四向/五向,厚度)对复合材料拉伸性能的影响,且对复合材料的破坏模式进行了研究。实验结果表明,三维编织复合材料具有良好的力学性能,编织角、复合材料尺寸、纤维体积含量、轴向纱数与编织纱数之比等对复合材料的性能有较大的影响;复合材料有两种破坏模式,一种是裂纹沿纤维束扩展,另一种是纤维束拉断,后者为主要破坏模式。这些结果为三维编织复合材料的设计提供了依据。

碳纤维复合材料传动轴承扭性能研究

崔广群, 肖文刚, 王鹏飞

2014, 0(7): 74-77.

摘要 ( 53 )

PDF (2018KB) ( 112 )

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本文设计了承扭达100kN·m的复合材料传动轴,从碳纤维复合材料传动轴承扭特性出发,介绍了铺层角度和铺层厚度对传动轴扭转性能的影响,并采用有限元法校核了其静态扭转性能和临界扭转屈曲载荷。

树脂基复合材料在航天飞行器气动热防护上的设计应用研究

蒋凌澜, 陈阳

2014, 0(7): 78-84.

摘要 ( 48 )

PDF (5837KB) ( 63 )

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目前树脂基复合材料已经成为航天飞行器热防护系统的基本材料之一。本文从设计的角度,阐述了树脂基复合材料在航天飞行器热防护上的应用现状及其研发与使用需求,重点讨论了树脂基复合材料的高性能低成本技术、设计/评价一体化技术等亟待解决的问题。

风电叶片叶根连接方式概述

吴胜军, 史俊虎, 裴鹏宇

2014, 0(7): 85-87.

摘要 ( 32 )

PDF (1881KB) ( 365 )

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叶根连接方式是复合材料风电叶片与风轮轮毂连接的唯一的也是最关键的部件,作用在叶片上的载荷均通过叶根连接传递到轮毂上去,不同连接方式对叶片的使用长度要求和承载能力影响至关重要。本文以风电叶片叶根连接方式为研究对象,针对目前市场中存在的三种叶根连接方式展开研究,分析三种连接方式各自在工艺性及结构性上的特点,以及使用范围上的适用性。

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