复合材料科学与工程

周红涛, 刘华, 王曙东, 孙健

2014, 0(3): 4-7.

摘要 ( 8 )

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本文主要研究玄武岩增强聚丙烯复合材料的力学性能。分别制备了玄武岩纤维含量为10%、20%、30%和40%的纤维增强复合材料,并分析纤维含量对复合材料拉伸性能和弯曲性能的影响。研究表明,玄武岩纤维的加入大幅度提高了复合材料的拉伸性能和弯曲性能,但复合材料的断裂伸长率有所下降;随着玄武岩纤维含量的增加,复合材料的拉伸、弯曲强度和模量呈先增加后减小的趋势,当纤维含量在30%时达最大值;复合材料的弯曲强度和模量的变化规律与拉伸性能相同。

复合材料自动铺丝轨迹规划

尹纪龙, 沈景凤, 章志东

2014, 0(3): 8-12.

摘要 ( 6 )

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本文针对复合材料回转体类构件,提出了回转体构件自动铺丝轨迹规划算法。应用管道的数学模型,建立了基于三次样条插值的自动铺丝轨迹规划模型。首先探讨了通过三次样条插值对芯模中心线方程的求取,进而建立芯模参数曲面方程,最后提出适用于回转体类构件的铺丝路径生成算法。应用本文的研究成果,在MATLAB中完成实例验证。结论表明,该算法生成的铺丝轨迹能够满足实际铺丝的工艺要求和工程需要。

三维角联锁机织复合材料三点弯曲疲劳的细观结构效应

杨格, 潘忠祥

2014, 0(3): 13-17.

摘要 ( 7 )

PDF (2767KB) ( 23 )

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依据层层接结三维角联锁机织复合材料的结构特点,建立能真实反映细观结构特征的大型精细实体几何结构模型;基于非弹性滞后能疲劳破坏准则,用有限元法计算三维角联锁机织复合材料在三点弯曲低周交变循环载荷下的变形和刚度降解,揭示疲劳过程中三维角联锁机织复合材料内部应力分布特征和变形特征,分析纱线与树脂的破坏机理,阐述该复合材料在循环载荷下发生疲劳破坏的结构效应。结果表明,经纱在疲劳过程中承担大部分的载荷,且不同的组分呈现不同的破坏扩展过程。本文研究结果和研究方法将可进一步扩展至三维机织复合材料工程结构设计。

加工工艺及七孔纤维对CPE-AO 2246动态热力学和力学性能的影响

姜生

2014, 0(3): 18-22.

摘要 ( 7 )

PDF (1476KB) ( 22 )

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利用氯化聚乙烯(CPE)、2,2-亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(AO 2246)和三维卷曲七孔中空涤纶纤维(SHPF)分别制备了CPE-AO 2246和SHPF/CPE-AO 2246一系列的阻尼复合材料;通过DMA和HD026NE电子织物强力仪等仪器对复合材料的动态力学和静态力学性能进行了测试、分析。结果表明,经热压硫化的CPE-AO 2246复合材料的储能模量在低温平台区出现了增加,并且平台区向高温方向转移,尤其是经高温热压的出现了大幅增加,损耗模量的损耗峰值也出现了较大的提高,材料的强刚性获得了一定的改善;随纤维的加入,CPE-AO 2246的储能模量平台区向高温方向偏移,储能模量峰值出现了大幅增加,且储能模量和损耗模量的峰值随纤维含量的增加而增加,材料的拉伸应力随纤维的增加而增加,而拉伸应变正好相反,这为SHPF/CPE-AO2246复合材料进入工程应用提供了性能保障。

VARI工艺用海因环氧树脂性能研究

张连旺, 包建文, 钟翔屿

2014, 0(3): 23-26.

摘要 ( 13 )

PDF (1280KB) ( 23 )

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本文以海因环氧树脂和胺类固化剂为基础设计了一种高温固化环氧体系,通过流变仪分析了树脂的粘度特性,并对树脂及复合材料的力学性能进行了测试,最后研究了该树脂的湿热环境性能。结果表明,该树脂体系具有良好的工艺性能和优异的力学性能,适合用作液态成型工艺,但该树脂及其复合材料也存在吸湿率高,耐湿热环境性能差的问题。

Vectran纤维的耐酸碱性

杜以军, 蒋金华, 陈南梁

2014, 0(3): 27-31.

摘要 ( 8 )

PDF (1405KB) ( 22 )

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为定量了解Vectran纤维的耐酸碱性能,为其实际应用提供必要的理论参考,采用硫酸和氢氧化钠溶液对其进行了处理,并测试处理前后纤维的失重率、断裂强度和表面形貌的变化。结果表明,酸碱处理后,Vectran纤维的质量损失率相差不大,只有在浓硫酸中纤维的腐蚀情况比较严重;拉伸试验中,Vectran长丝的强力受酸碱处理的影响不大,只有浓硫酸对其有致命的影响;SEM显示酸碱处理使Vectran纤维表面产生纵向沟槽,沟槽的密度和深度与酸碱的浓度和处理时间有关,其中硫酸的处理效果更为明显。

不同浓度和溶剂对剪切增稠液流变性能的影响

景晓颖, 陆振乾

2014, 0(3): 32-35.

摘要 ( 8 )

PDF (1104KB) ( 23 )

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本文考察不同浓度以及不同溶剂聚乙二醇200、聚乙二醇400、复配型的聚乙二醇/丙三醇(PEG/Gl)对二氧化硅/聚乙二醇(SiO₂/PEG)剪切增稠体系的影响,采用流变仪测试该剪切增稠液的稳态流变性能。测试表明,复配型分散介质的增稠效果不如单一分散介质,临界剪切速率PEG400<PEG200<SiO₂/PEG400/Gl< SiO₂/PEG200/Gl,因此当需要在较小剪切速率条件下增稠时,应选用分子量较大的聚乙二醇单一分散介质;同时,分散相质量分数越高,体系的增稠现象也愈明显。

行人头部碰撞碳纤维夹芯复合材料引擎盖的有限元分析

李浩, 罗剑岚, 李炜

2014, 0(3): 36-40.

摘要 ( 10 )

PDF (1940KB) ( 23 )

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利用ABAQUS的Explicit模块建立了行人头部碰撞碳纤维夹芯复合材料的有限元模型,并使用DIAdem工程分析软件计算了头部损伤指标HIC值。通过钢球碰撞试验验证了模型的有效性,分析了碳纤维复合材料层数,硬质泡沫厚度,蒙皮的铺层方式对HIC值和最大侵入量的影响。结果表明,加入硬质泡沫可以大量减少碳纤维复材使用量,并且不会增加HIC值和最大侵入量;硬质泡沫厚度不宜太大也不宜太小,有最优值;各向同性明显的铺层方式有利于减小HIC值。

新型输电线路用碳纤维复合芯蠕变行为预测

兰逢涛, 陈新, 王英男, 杨长龙

2014, 0(3): 41-44.

摘要 ( 6 )

PDF (1517KB) ( 22 )

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碳纤维复合芯导线是电力行业新型架空输电线路关键部件。运行过程中主承力件复合材料芯棒长期受拉力作用会产生蠕变,电网线路设计部门亟待了解复合芯棒的长期变形行为以考核其耐久性。本文利用时-温叠加原理,通过测量高温下复合材料蠕变行为成功预测了工况温度下的材料蠕变。研究利用动态热机械分析仪对完全和未完全固化的复合芯棒进行了加速蠕变测试,通过平移将短期蠕变数据结合生成长期蠕变柔量叠加曲线,预测出复合芯棒在设计寿命期间的蠕变水平。研究结果表明,在120 C下,30年的工作期限中,完全固化混杂复合材料棒材的柔量只有少量提高(约5%),说明其在该温度下的复合芯蠕变量很小,复合芯棒材具有优异的高温抗蠕变性。

VARI用环氧树脂体系制备及性能研究

柴红梅, 丁勇钢, 胡学昌

2014, 0(3): 45-47.

摘要 ( 7 )

PDF (1092KB) ( 21 )

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通过对环氧树脂CYD128进行改性和添加活性稀释剂、自制胺类固化剂的方法,制备出VARI用环氧树脂体系并对其性能进行了研究。研究结果表明,该树脂体系28℃时粘度为0.285Pa·s,适用期2h,浇铸体及复合材料力学性能优异,可满足VARI成型工艺要求。

航空用复合材料异形导管技术研究

周晓锋

2014, 0(3): 48-51.

摘要 ( 15 )

PDF (1454KB) ( 88 )

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复合材料空气导管组件为碳纤维/蜂窝芯夹层结构,外形为闭环、变截面、双曲度的腔体式,其零件结构复杂、成型工艺难度大。本文从结构设计、模具加工和成型工艺等方面对复合材料空气导管进行了系统的研究,可为航空复杂结构整体成型技术提供参考。

金属-树脂复合模具的设计

李香德, 彭玉刚

2014, 0(3): 52-53.

摘要 ( 8 )

PDF (900KB) ( 23 )

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模具在复合材料产品的成型中起着关键作用。本文针对一典型形状的筒状体复合材料产品进行了研究,并设计了一种金属和树脂两种材料制作的复合模具,与常规的全金属材料设计的分瓣模具作比较。结果表明,此复合模具结构简单,制作成本低,为复合材料模具设计工作者提供一种设计思路。

高压玻璃纤维管线管安装过程质量控制

卞海斌, 李厚补

2014, 0(3): 54-57.

摘要 ( 8 )

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高压玻璃纤维管线管在原油集输、污水回、注聚合物等领域得到广泛应用。管线从生产出厂到实际投产运行需经过许多环节,每个环节的质量控制都决定着管线能否正常投产使用。为了使高压玻璃纤维管线管在原油集输、污水回注、注聚合物等领域得到更好的应用,本文结合相关标准与现场安装实际,对管线安装过程中涉及的管线装卸、管沟开挖、管线架空及穿越、固定墩设置、管线试压、管道回填和管线运行等各个环节的质量控制点进行详细的论述。

电子玻纤拉丝张力及毛羽影响因素

苏中华, 于翔, 高正源, 云腾

2014, 0(3): 58-60.

摘要 ( 7 )

PDF (791KB) ( 21 )

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本文叙述了玻璃纤维的特性、用途、质量影响因素及我国玻璃纤维的发展历程。实验研究了涂油器位置、集束装置类型、排线器形状、拉丝机距离、绕丝筒尺寸和冷却器尺寸等对电子玻璃纤维拉丝张力的影响,对不同条件下获得的D450纱线进行毛羽检测。通过分析拉丝张力、毛羽数量与拉丝工艺之间的关系,确定电子玻璃纤维的最佳拉丝工艺。

模块结合面隔板高度对横流冷却塔组风量分配的影响

章立新, 马红玉, 刘跃, 姬翔宇

2014, 0(3): 61-65.

摘要 ( 6 )

PDF (1511KB) ( 22 )

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在机械通风横流冷却塔组出风口装上风阀,低负荷时便可停部分风机以降低能耗且避免气流短路。为研究在加装风阀时模块结合面间的隔板高度对塔组风量分配的影响,得到较优的隔板高度,数值模拟其冷态流场,并通过实验证明了模拟方法的可靠性。模拟并比较了无隔板、1/4高度隔板、1/2高度隔板、3/4高度隔板及完全封闭五种情况下的塔组流场,得到了单模块运行对周围模块风量的影响范围,研究了各模块风量的均衡性及总风量的变化,分析了风机停用模块进风面风量分布的均匀性。结果表明,上述几种隔板,单模块运行时,周边模块风量不小于运行模块风量的10%的模块数分别为6、4 、4、2、0;随着隔板高度的增大,总进风量先增加后减小,模块间进风量均衡性变差,风机停用模块进风面竖直方向进风分布的均匀性变好,综合考虑,1/2高度隔板相对较优。

我国输配电线路复合材料杆塔的应用现状

黄汉良, 张子超, 林锋

2014, 0(3): 66-70.

摘要 ( 5 )

PDF (1469KB) ( 23 )

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输电杆塔是电力架空线路设施中的重要支撑结构件;玻璃纤维增强复合材料具有优良的综合性能,逐步应用于国内输电线路建设中。本文综述了国内北京房山、北京青龙湖、浙江舟山和深圳四处典型复合材料杆塔输配电线路试点工程,介绍了复合材料杆塔在江苏连云港、南京、福建等其它国内试点工程中的使用及运行状况,并从复合材料杆塔的结构、工艺、运行等技术方面对各试点工程进行了评述,展望了复合材料杆塔未来主要的技术发展方向。

行业资讯

2014, 0(3): 71-127.

摘要 ( 6 )

PDF (3724KB) ( 22 )

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