复合材料科学与工程

薛彩虹, 李军向, 王超, 鲁晓锋

2014, 0(1): 4-7.

摘要 ( 11 )

PDF (1432KB) ( 24 )

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本文以40m水平轴风电叶片为研究对象,分析了叶片的结构构型和载荷情况,阐述了运用FiberSIM、CATIA和有限元软件对复合材料风电叶片的有限元建模方法,并对其进行了结构稳定性分析。分析结果表明,叶片结构具有良好的抗屈曲破坏能力,满足GL规范的要求,叶片的铺层和结构设计合理。

2.5维机织复合材料低速冲击性能研究

袁守忍, 曹海建, 钱坤

2014, 0(1): 8-12.

摘要 ( 10 )

PDF (2034KB) ( 21 )

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本文以64tex亚麻纤维、33tex丙纶(PP)纤维为原料,在花式捻线机上形成PP包覆亚麻的包缠纱;分别以上述包缠纱作为经纬纱,在SU111型全自动剑杆织样机上制织三种典型2.5维机织物(浅交弯联、浅交直联、深角联),并在Carver热压设备上热压制成2.5维机织复合材料板材。分别选取厚度为1mm、纤维体积含量为48%的上述三种2.5维机织复合材料进行低速冲击性能研究。结果表明,浅交弯联复合材料抗低速冲击时,最大载荷最大,为575.1N,深角联最小,为301.74N;浅交弯联复合材料受低速冲击载荷时,吸收能量最多,达0.816J,深角联吸收能量最小,为0.771J。

约束钢筋混凝土矩形空心墩的FRP布拉应变试验研究

董振华, 韩强, 杜修力

2014, 0(1): 13-16.

摘要 ( 18 )

PDF (1569KB) ( 20 )

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为了确定影响约束钢筋混凝土(RC)空心墩的纤维增强复合材料(FRP)有效拉应变的参数,建立其正确的计算模型,对10个FRP约束RC矩形空心墩进行了恒轴压、水平单向反复荷载作用下的拟静力试验。分析了不同约束试验空心墩的FRP拉应变实测值,结果表明:影响FRP布拉应变的参数包括约束区损伤位置、FRP类型和配箍率、剪跨比和约束墩的破坏模式。与不同FRP有效拉应变计算值进行对比,验证了弯曲破坏下约束矩形空心墩的FRP实测值与剥离破坏下FRP应变计算结果较接近,而与环向包裹粘贴或FRP拉断破坏模式下的FRP计算值相差较大。

接触角测量方法及其对纤维/树脂体系的适应性研究

杨浩邈, 刘娜, 孙静, 李文娟

2014, 0(1): 17-23.

摘要 ( 24 )

PDF (1842KB) ( 21 )

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接触角是衡量材料表面润湿性能的重要参数。接触角测试是材料表面探测的重要技术手段,通过接触角测试可得到固液、气液、气固界面相互作用的许多重要信息,诸如表面湿润性能、固液界面张力、表面粗糙度、化学多相性等。本文介绍了常见的接触角的测量方法,并针对玻璃纤维/树脂体系的特点,详细分析了常用接触角测量方法对玻璃纤维/树脂体系的适应性,以此探讨新的实验技术。

玻璃纤维对发泡木塑复合材料成型及力学性能的影响

张民杰, 晏石林, 杨克伦, 严飞

2014, 0(1): 24-27.

摘要 ( 7 )

PDF (1658KB) ( 21 )

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将短切玻璃纤维掺入木塑复合材料中,制备出具有增强效果的环保型木塑复合材料,探讨纤维的长度和含量对木塑复合材料的拉伸、弯曲以及冲击性能的影响。研究表明,随着玻璃纤维加入量的增加,木塑复合材料的拉伸、弯曲以及冲击性能明显提高;但材料的流动性能减弱,挤出胀大现象明显,发泡倍率降低。通过观察拉伸、弯曲和冲击断口SEM图片,表明玻璃纤维的拔出为木塑复合材料主要的破坏形式。

LCM中缝编铺敷工艺对面内渗透性的影响

蒋金华, 陈南梁

2014, 0(1): 28-34.

摘要 ( 41 )

PDF (2793KB) ( 35 )

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为研究液体模塑成型过程中树脂流体在面内流动渗透的情况,基于2D径向测试方法,采用布置线性传感器的2D渗透率测试装置,研究了织物预型件的不同缝编铺敷工艺对织物面内渗透性的影响。结果表明,不同缝编方式、铺敷形式及粘合剂处理对碳纤维织物内部流动行为和渗透性的影响显著。当缝编和铺敷加工而形成的流道与纤维束方向一致时,单向渗透率较高,但主渗透率K₁、K₂相差较大,各向异性系数较低。当流道与纤维束方向呈一定角度时,主渗透率差异性减小,面内渗透各向同性提高。热熔性粘合剂会在加工过程中产生粘结反应,粘合剂颗粒大小及分布的变化会改变织物内部及层间孔隙的尺寸效应。粘合剂反应融化后会形成团片状粘附在纤维束的表面,分布更加离散化,从而形成较大的沟槽和孔隙尺寸,使得渗透率提高。

核壳橡胶粒子增韧环氧基体树脂的研究

王德志, 李洪峰, 曲春艳, 毛勇

2014, 0(1): 35-39.

摘要 ( 13 )

PDF (1245KB) ( 21 )

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采用核壳橡胶粒子CSR-1做环氧树脂的增韧剂,采用4,4′-二氨基二苯砜(DDS)做环氧树脂的固化剂制备了一种高温固化环氧基体树脂。实验结果表明,CSR-1的用量仅为5phr时基体树脂即获得了较好的增韧效果,冲击强度达到了29.1kJ/m²,比增韧前提高了近58％;断裂韧性G_IC达到了306kJ/m²,比增韧前提高了93.7%;DMA和TG分析结果显示核壳橡胶粒子增韧基体树脂的的耐热性和模量几乎没有下降,玻璃化转变温度达到了190.4℃;通过基体树脂DSC放热曲线和流变特性确定了基体树脂的固化工艺条件为125℃×1h/185℃×4h,热熔法制备预浸料的成型温度为75~80℃。

复合材料压力容器充气温度效应分析

张伟, 王鹏飞, 王浩, 邢会霞

2014, 0(1): 40-42.

摘要 ( 13 )

PDF (1131KB) ( 21 )

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通过对复合材料压力容器进行24小时气密性检验,测试得到压力容器充压后温度稳定时间和压力稳定时间,分析压力容器充压压力和温度之间的关系。拟合实验结果得到的压力-时间方程和温度-时间方程可以用来预测不同充气压力下的温度效应。

浸透层对层合梁力学性能的影响分析

赵凯, 周叮, 刘伟庆, 方海

2014, 0(1): 43-47.

摘要 ( 7 )

PDF (1240KB) ( 21 )

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将层合梁粘结层形成的浸透层考虑为功能梯度层,并假设弹性模量在浸透层内沿厚度指数变化,泊松比为常数,利用平面应力弹性力学问题的基本方程,导出满足控制微分方程和两端简支边界条件的位移函数的一般解,然后根据层合梁上下表面的边界条件确定待定系数,带回递推公式得到整个层合梁的应力和位移分布。对三明治梁进行了精细化分析,结果显示浸透层的存在对减小界面层的应力突变和梁的整体位移有一定的积极作用,浸透层的厚度越大,效果越明显。

CSM改性环氧树脂性能研究

刘静, 高梅花, 单亚丽

2014, 0(1): 48-52.

摘要 ( 13 )

PDF (1885KB) ( 21 )

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以环氧树脂(E-44)为基体,氯磺化聚乙烯(CSM)为增韧剂,纳米TiO₂为填料,制备了环氧树脂/CSM复合材料,研究了改性物对复合材料的拉伸性能、冲击性能及耐腐蚀等性能的影响。实验结果表明CSM质量为环氧树脂的6%、TiO₂为5%时,环氧树脂/CSM复合材料性能最佳。复合材料冲击强度达到11.25MPa,拉伸强度为8.775MPa,复合材料的耐腐蚀性也得到了一定的改善。环氧树脂/CSM复合材料冲击断面扫描电镜图片表明,改性后由脆性断裂转变为韧性断裂。

碳纤维增强复合材料桥梁弯曲破坏过程有限元模拟

张威, 汪金花, 景晓颖

2014, 0(1): 53-58.

摘要 ( 15 )

PDF (2210KB) ( 22 )

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利用MTS-810型万能强力机测试复合材料桥梁的弯曲性能,得到复合材料桥梁载荷-挠度曲线和弯曲破坏形态。基于复合材料桥梁的真实结构,建立连续实体壳单元桥梁模型,运用商用有限元软件Abaqus/Explicit计算桥梁的弯曲破坏过程。计算得到的载荷-挠度曲线与试验具有较好的一致性;破坏位置均发生在支撑辊的位置;复合材料桥梁的破坏模式主要表现为纤维断裂、基体开裂、分层破坏以及腹板屈曲失稳。研究结果表明,有限元法用于复合材料桥梁的性能预测和优化设计是有效的。

纤维缠绕壳体接头螺纹结构受力后径向偏移分析

李杨, 王鹏飞, 肖文刚, 仙宝君

2014, 0(1): 59-61.

摘要 ( 12 )

PDF (1114KB) ( 22 )

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本文通过理论计算和应用通用大型有限元分析软件ANSYS对纤维缠绕接头螺纹结构受压后进行分析,得到螺纹结构的径向偏移量。结果表明,类似本文研究的空心筒形螺纹件,在受力后径向偏移较大;计算该螺纹结构的强度时,必须考虑径螺纹向弹性变形的影响。

纤维增强塑料加固混凝土梁界面本构模型研究有关问题的分析与评价

曾宪桃, 任振华

2014, 0(1): 62-67.

摘要 ( 18 )

PDF (1088KB) ( 20 )

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针对FRP加固混凝土梁界面特性研究的众多问题,研究了FRP-混凝土界面粘结-滑移本构模型问题,界定了被加固混凝土梁体中介质与界面,找出了界面粘结剪应力的获取方法困难的原因,分析了界面滑移量的组成及刚体滑移以及界面粘结-滑移本构关系的参数及其适应性,对FRP加固混凝土梁FRP-混凝土界面的本构模型的有关问题进行了归纳和评价,并提出了FRP-混凝土界面特性研究的宽缺口梁试验法。

米糠在玻纤浸润剂中的应用

吕德慧, 雷洪, 霍冀川, 郭炯

2014, 0(1): 68-71.

摘要 ( 17 )

PDF (1099KB) ( 20 )

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经过实验发现,米糠浸出液可用作玻纤浸润剂的成膜剂。实验中通过将米糠原料进行糊化和过滤处理,考察了米糠浸出液与进口淀粉成膜剂溶液与玻璃表面皿的成膜性以及对玻纤原丝的浸润情况。通过综合分析,选择了表面张力为38.70mN/m的米糠浸出液为最佳综合性能的浸润剂用成膜剂,经过其浸润后68tex的玻纤的断裂强力可达到4156cN。

某型无人机机翼复合材料大梁迭代设计方法与有限元强度验证

张成雷, 刘峰, 马佳

2014, 0(1): 72-75.

摘要 ( 20 )

PDF (1495KB) ( 72 )

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根据工字梁腹板及缘条受力特点,计算了某型无人机机翼大梁在均布升力作用下腹板和缘条的内力。基于经典层合板理论和最大应力强度准则,采用 Matlab软件编程,运用迭代法设计了机翼工字形层合结构大梁的铺层结构。建立了复合材料层合结构大梁的有限元模型,基于最大应力强度准则对大梁结构进行有限元强度校核,给出了各层的安全裕度。分析结果表明,基于经典层合板理论的迭代设计方法能够在有限次迭代后设计出符合要求的复合材料层合结构翼梁,层合结构翼梁各铺层安全裕度均大于0.5,该工字梁结构强度符合设计要求。

烘干工艺对淀粉型浸润液在玻璃纤维丝饼中的外迁行为影响研究

杜婷婷, 雷洪, 王海滨, 霍冀川

2014, 0(1): 76-80.

摘要 ( 18 )

PDF (1548KB) ( 24 )

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研究了不同烘干条件下淀粉型玻璃纤维浸润液的外迁行为,结果表明浸润液受水分蒸发速率的影响及浸润液与丝线之间产生色谱效应的影响,浸润液中的有机物颗粒在随水分由内向外的扩散过程中在丝饼上的分布图呈现类似于“W”形的波动。经模拟实验证明,浸润液中的有机物在丝饼上的分布与液体的蒸发方向有关,通过改变液体的蒸发方向和控制鼓风方向,进而改变局部水分蒸发速率的差异,可调节浸润液有机物在玻璃纤维上的分布行为。

金属复材模具复杂曲面模板精确预成型工艺技术研究

张勇兵, 苏艳红

2014, 0(1): 81-84.

摘要 ( 19 )

PDF (1473KB) ( 21 )

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本文系统介绍了金属复材模具复杂曲面模板精确预成型的各种工艺方法,详细介绍了每种工艺方法的优缺点、对应的关键技术及适用对象举例。目的是通过优质、快速、低成本的工艺方法解决金属复材模具复杂曲面模板精确成型并确保气密性和传热均匀性的难题,为长期、稳定生产精密复材零件提供可靠的复材模具。

基于可靠度的FRP加固混凝土结构研究综述

吴毅彬, 金国芳, 李敏峰

2014, 0(1): 85-89.

摘要 ( 19 )

PDF (911KB) ( 23 )

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通过对现有FRP材料力学参数概率分布、FRP加固混凝土结构可靠度、荷载－抗力分项系数表达式及相关分项系数取值等研究现状的回顾,表明现阶段FRP材性参数概率分布多为经验性假设,FRP加固混凝土结构在不同破坏模式下的可靠度研究尚不全面,同时相关分项系数取值差异性较大,且未经严谨的可靠度检验。为进一步完善基于概率极限状态理论的FRP加固混凝土结构设计理论,本文建议了后续进一步研究的工作内容。

风电叶片除冰技术的研究进展

王伟, 侯学杰, 管晓颖, 黎华

2014, 0(1): 90-93.

摘要 ( 10 )

PDF (807KB) ( 27 )

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风能作为替代世界传统能源的清洁能源之一,近几年来已在我国发展迅猛。我国已建或规划建设的风场,大多处在高山及边疆区域,风电机组必然面临覆冰的考验。风电叶片覆冰严重影响风电叶片的气动性能、载荷和功率输出。本文概括阐述了叶片表面覆冰起因、覆冰区域及覆冰危害,并概括讨论了各种除冰方法。

复合材料结构声学性能优化设计问题研究概述

张焱冰, 任春雨, 朱锡

2014, 0(1): 94-98.

摘要 ( 23 )

PDF (815KB) ( 21 )

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复合材料优越的阻尼特性使其具有良好的减振降噪功能,被广泛应用于汽车工业、船舶制造等工业。近年来,针对复合材料可设计性强的特点开展了一系列优化设计工作,其中关于复合材料结构声学优化设计的研究工作已经形成了大量的研究成果。鉴于目前发表的文献中还没有专门针对复合材料结构声学优化设计问题的综述性文章,本文针对此问题充分查阅文献,进行了系统的分析,概述了该问题近年来的研究现状,并指出了需要注意的问题及其发展趋势。

FRP片材锚固技术研究现状

夏建飞, 周雪华

2014, 0(1): 99-103.

摘要 ( 17 )

PDF (820KB) ( 24 )

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近年来,由于纤维复合增强材料(FRP)加固结构的需要,越来越多的人开始对FRP片材锚固技术进行深入的研究与发展。现有的FRP片材锚固技术大致分为两类,包括普通FRP锚固技术和预应力FRP锚固技术。由于对此类锚固技术的研究时间还不是很长,很多技术不是很完善,需要不断地改进和优化,以期能在将来满足实际工程需要。本文针对目前一些FRP锚固技术进行了简要的介绍和探讨。

行业资讯目录

2014, 0(1): 104-128.

摘要 ( 12 )

PDF (2866KB) ( 21 )

当期目录