复合材料科学与工程

张海英, 祝水琴

2014, 0(4): 4-7.

摘要 ( 35 )

PDF (1184KB) ( 93 )

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针对风力发电机叶轮设计复杂、造型困难的问题,根据Wilson法的设计流程,运用Wilson算法对15kW的风机叶片进行气动外形参数的计算,应用Matlab软件的fmincon最优化函数对叶片各叶素的弦长和扭角进行优化。开发了小型风机叶片气动外形设计的通用程序,将设计结果直接导入SolidWorks中,可自动生成叶片的三维实体模型,省去了大量的数据转换和存储过程,实现了叶片的高效、智能化设计,解决了Matlab与SolidWorks之间的数据传输问题,提高了风机叶片设计和造型的精度、效率。

强电场下压电功能梯度板非线性动力分析的样条有限点法

李双蓓, 黄君, 顾春霞, 黄贤智

2014, 0(4): 8-12.

摘要 ( 16 )

PDF (1221KB) ( 80 )

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针对强电场作用下基于线性压电本构方程求解压电功能梯度板固有频率存在误差的问题,本文考虑非线性压电效应,采用样条有限点法建立压电非线性动力分析模型,讨论强电场作用下压电非线性效应对固有频率的影响。研究表明,强电场作用下压电线性解与非线性解偏差较大,非线性效应不容忽视;由于功能梯度板的材料特性,相同电场强度下不同的施加方式,会得到不同的固有频率控制效果;基于样条有限点法建立的分析模型精确可靠,具有输入简单、处理边界条件简便等优点。

玻璃纤维对环氧基体预浸料固化特征的影响研究

罗立, 唐庆如

2014, 0(4): 13-17.

摘要 ( 15 )

PDF (1694KB) ( 54 )

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采用动态差示扫描量热法(DSC)研究了玻璃纤维/环氧树脂预浸料体系的固化过程,考察了玻璃纤维对环氧树脂固化动力学的影响;利用Kissinger法和Crane公式计算了体系的反应活化能、指前因子、反应级数等固化动力学参数。结果表明,玻璃纤维使环氧树脂体系的理论凝胶化温度、固化温度和后处理温度升高;同时,增大了固化反应活化能,而固化反应的反应级数基本不变。说明玻璃纤维使环氧树脂体系固化反应变难,但不改变其固化反应机理。

不锈钢-复合材料火箭弹定向器的制备与性能研究

罗涵

2014, 0(4): 18-22.

摘要 ( 22 )

PDF (1253KB) ( 54 )

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本文针对目前火箭弹定向器的缺点,提出内层为不锈钢内衬防止尾焰烧蚀,外层为复合材料提供结构强度、刚度的方案,通过对产品材料性能试验,结合实弹发射,证明该方案满足使用要求。试样拉伸强度为220MPa,拉伸模量为23.7GPa,压缩强度为153MPa,弯曲强度为330MPa,层间剪切强度为24MPa。

Vectran纤维的耐热稳定性研究

杜以军, 蒋金华, 陈南梁

2014, 0(4): 23-26.

摘要 ( 78 )

PDF (1293KB) ( 40 )

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为了解Vectran纤维的耐热稳定性,使用烘箱对其进行了热老化处理,测试了其拉伸性能、失重率,并利用SEM、红外分析、DSC手段研究了试样外观以及分子结构受热老化的影响。结果表明,Vectran纤维的耐热性能较好,从250℃开始,其强力开始快速下降;SEM表明Vectran纤维受热老化后表面产生纵条,温度越高,纵条越深,最终产生类似劈裂的效果;红外分析表明纤维大分子链的侧基C=O的振动发生变化,主链中C-O有可能发生断裂;DSC表明热老化处理使Vectran纤维的熔点有少许提升,这主要是高温提供分子链末端运动的机会,使分子链进一步固相紧缩。

复合材料厚板结构中起鼓缺陷对抗压性能影响的试验研究

许松健, 孙启力, 汪家继, 冯鹏

2014, 0(4): 27-31.

摘要 ( 36 )

PDF (1528KB) ( 81 )

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利用真空导入工艺生产的纤维增强复合材料往往存在诸多起鼓现象。本文利用精密加工的钢材模具生产的构件进行轴压试验,得到正常构件与起鼓构件的荷载-位移曲线和破坏模式。试验显示起鼓构件的承载力为正常构件的66.4%,且起鼓构件均在外层树脂出现贯通竖向裂缝。结合有限元建模的手段,得出了基于树脂部分Mises应力的强度校核准则。

内胆壁厚变化对环缠绕复合气瓶疲劳性能的影响

李清婉, 邓贵德, 凌祥, 李伟

2014, 0(4): 32-36.

摘要 ( 23 )

PDF (1309KB) ( 48 )

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受气瓶用无缝钢管壁厚偏差影响,环缠绕复合气瓶内胆实际壁厚可能存在0~+30%的变化。内胆实际壁厚变化会影响复合气瓶的自紧效果,从而影响复合气瓶的抗疲劳性能。采用有限元方法对壁厚不同的钢质内胆玻璃纤维环缠绕复合气瓶进行了应力分析。结果表明,随着内胆壁厚增大,相同自紧压力下内胆预压缩应力减小,工作过程中内胆平均应力增大,这会减弱气瓶的抗疲劳性能;但内胆疲劳交变应力幅减小,这对气瓶的抗疲劳性能又有增强作用。因此,分别基于Goodman和SWT平均应力修正方程,对计算所得的平均应力和疲劳交变应力幅进行了等效处理,两种方法所得等效交变应力幅均随内胆壁厚增大而减小。这表明二者的共同作用对环缠绕复合材料气瓶的抗疲劳性能有小幅度的提高,内胆实际壁厚的增大不会降低环缠绕复合气瓶的抗疲劳性能。

基于谐波小波包和支持向量机的风机叶片损伤识别研究

饶金根, 顾桂梅

2014, 0(4): 37-41.

摘要 ( 34 )

PDF (1159KB) ( 42 )

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为了解决风机叶片损伤类型识别的问题,提出了一种基于谐波小波包和支持向量机相结合的声发射源识别方法。由叶片损伤产生的声发射信号经过4层谐波小波包分解后,提取各频段的能量作为特征向量构建支持向量机分类器,通过支持向量机判别叶片损伤类型。在对叶片损伤进行识别时,分别采用谐波小波包和Daubechies小波包分解声发射信号,并进行比较。实验结果表明,采用谐波小波包和支持向量机相结合的方法可以得到良好的识别效果。

三维编织复合材料T型梁弯曲疲劳性能研究

张中伟, 严静

2014, 0(4): 42-45.

摘要 ( 33 )

PDF (1574KB) ( 61 )

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采用四步法三维编织以及VARTM技术制得三维编织复合材料T型梁,利用MTS 810.23仪器对材料进行准静态三点弯曲测试,使用频率为3Hz、应力比R=1的正弦波加载条件对材料进行弯曲疲劳测试。根据测得的数据分析获得S-N曲线、应力位移曲线以及最大最小位移曲线,材料在50%应力水平下其三点弯曲疲劳加载循环次数超过50万次。通过最终破坏形态可知,筋高处纤维的断裂是导致材料最终失效的主要破坏模式。

沥青增韧环氧树脂的研究

徐燕, 李炜

2014, 0(4): 46-50.

摘要 ( 19 )

PDF (1960KB) ( 50 )

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研究沥青作为一种新的增韧剂,对环氧树脂的增韧效果,并测试分析不同含量的沥青对环氧树脂的韧性影响。结果表明,添加2%的沥青时,环氧树脂冲击韧性提高120%;环氧树脂的拉伸强度和模量随沥青含量的增加变化不大。红外分析结果表明,沥青和环氧树脂之间没有发生化学作用。差示扫描热分析结果显示,沥青含量超过2%之后,固化产物玻璃化转变温度有一定程度降低。

高模玻纤单向布在风电叶片上的应用

闫文娟, 陶生金, 吉翔

2014, 0(4): 51-53.

摘要 ( 23 )

PDF (1022KB) ( 33 )

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本文对某兆瓦级叶片进行结构分析,对比了使用E玻纤单向布和高模玻纤单向布对叶片重量、刚度、频率和正应力安全系数的影响。结果表明,在保证叶片刚度基本不变的前提下,使用高模玻纤单向布可以使叶片大梁显著减重,提高安全性。

连续碳纤维增强聚苯硫醚(PPS)复合管材的缠绕成型及性能表征

郭兵兵, 王连玉, 周春华, 周晓东

2014, 0(4): 54-57.

摘要 ( 15 )

PDF (1548KB) ( 48 )

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通过自制的热塑性缠绕成型设备制备了连续碳纤维增强PPS复合管材,并对其相关性能进行了考查。依据检测标准,对复合管材的ILSS(层间剪切强度)、结晶度、密度、吸水率、空隙率等性能进行了研究。结果表明,复合材料的空隙率在0.04%和0.05%时,其ILSS分别为33.25MPa和27.54MPa,空隙的存在导致管材的ILSS下降;在不同温度下对管材进行热处理,发现ILSS随着热处理温度的升高而增加。在不同测试环境温度下,ILSS随着环境温度的升高出现下降。在沸水中浸泡8h后,管材的吸水率仅为0.66%,说明管壁成型致密。通过表征分析,说明自制的热塑性缠绕成型设备可制备性能优良的热塑性复合管材。

雷达罩变厚度蜂窝展开加工的几何学方法

李兴德, 周春苹, 王敏, 裘进浩

2014, 0(4): 58-61.

摘要 ( 15 )

PDF (1717KB) ( 74 )

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高性能宽频带雷达罩的三维变厚度蜂窝通常由三维模具及五轴机床进行加工,这种方法周期长,费用大,且不灵活。本文采用的方法是,先将雷达罩三维空间曲面离散成窄带面,再把窄带面离散成一系列的三角形面,然后利用蜂窝材料在面内易于变形的特性,用数学展开方法结合平面等面积变形方法,把三维空间带状曲面族展开成平面形状,使每个空间曲面上的点都有对应的平面上的点,原来三维加工时需要的(X/Y/Z/T)四个自由度,经过本文的变换,成了(X^*/Y^*/T)。这样降低了对加工设备及加工工装的要求,也增加了维修条件下变厚度蜂窝芯加工的灵活性,节约了加工的时间和费用。

风电叶片用环氧结构胶疲劳性能研究

彭兴财, 张力平, 解祥夫, 张莉莉

2014, 0(4): 62-64.

摘要 ( 44 )

PDF (1307KB) ( 67 )

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采用拉拉单向剪切疲劳测试评价了叶片用环氧结构胶的疲劳性能,根据ISO 9664:1995,设定平均应力τ_m=0.35τ_R,频率为30Hz,振幅为2.0≤τ_a≤3.0MPa,测试环氧结构胶疲劳次数,得到S-N曲线并计算疲劳极限,研究胶层厚度、增韧剂及试样破坏形式等因素对疲劳性能的影响。本研究证明叶片用环氧结构胶疲劳性能指标对叶片设计和使用具有重要价值。

输电杆塔用复合材料性能研究——树脂体系对复合材料性能的影响

周柏杰, 吴雄, 胡虔

2014, 0(4): 65-71.

摘要 ( 30 )

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针对电力电网行业对输电杆塔用复合材料的性能要求,开展了两种聚氨酯树脂(聚氨酯改性乙烯基树脂,VPU;双组份聚氨酯,TPU)制备的复合材料的多项性能研究,并与高性能环氧树脂(EP)复合材料进行了性能对比(采用拉挤成型方式制备)。性能评估包括力学性能、电气绝缘性能、耐腐蚀及老化性能以及表面性能等。研究测试结果表明,EP复合材料具有最优的力学、电气性能,但在耐紫外老化和耐烧蚀方面较差,不适合直接作为户外用绝缘材料;而VPU复合材料具有较好的绝缘、防腐、耐老化性能,同时其表面疏水性最好,但其横向性能有待完善;TPU复合材料的综合性能相对较好,是制备输、配电杆塔或横担的理想材料。

恒载条件下玻璃钢长期性能的研究

朱四荣, 黄千稳, 陈建中

2014, 0(4): 72-75.

摘要 ( 20 )

PDF (1257KB) ( 49 )

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经过几十年的发展,玻璃钢材料已经在各项工程中得到了广泛的应用,国内外也对其做了广泛的研究,但是对玻璃钢长期性能的研究却很少。目前国内的设计方法基本上是在初始性能的基础上按一定的安全系数折减,这种设计方法的安全性有待进一步的考证。本文从粘弹性分析的角度出发,在理论研究的基础上设计了实验方案,并通过具体实验测定了不同铺层角度的玻璃钢试样在某种应力水平下保留强度与时间的关系,通过对实验数据的分析处理,推导了长期性能保留强度与时间的关系式,并结合相关规范证明了所得结论的准确性。

SMA智能结构在形状控制领域的研究进展

徐亮亮, 袁国青

2014, 0(4): 76-80.

摘要 ( 29 )

PDF (1341KB) ( 45 )

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形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)拥有其他金属或合金所不具备的形状记忆效应及超弹性。对形状记忆合金材料进行一定的预变形,在其形状回复过程中会产生较大的回复力。将预变形的SMA埋入结构中或连接于结构表面,当其受热回复时即可使结构形状改变。基于此原理,国内外已对智能梁结构、机翼、旋翼叶片、智能进气道、发动机舱后缘结构、可变发动机喷嘴等的形状控制进行了研究。本文在综述基于SMA结构形状控制研究的基础上,提出了若干需要进一步研究的问题。

复合材料风机叶片无损检测技术应用综述

孙久亮

2014, 0(4): 81-84.

摘要 ( 51 )

PDF (993KB) ( 127 )

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随着国内风电装机容量越来越大,在运行的叶片不断增多,加强对叶片的维护变得日益重要。本文对主要的几种复合材料无损检测方法进行了综述,重点对超声波检测方法进行了论述。经过综合对比,超声波无损检测方法比较适合工厂内半成品缺陷检测和运行现场的破坏预测。

LCM工艺中天然纤维渗透率的研究进展

蔡晶, 祝颖丹, 秦永利, 范欣愉

2014, 0(4): 85-90.

摘要 ( 34 )

PDF (1102KB) ( 38 )

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天然纤维复合材料以其高比性能、低成本、可回收再生等一系列优点被广泛应用于建筑、交通运输等领域。天然纤维渗透率的测量对于优化LCM工艺参数、模具设计、提高天然纤维复合材料产品质量有着重要的指导作用。本文介绍了天然纤维渗透率的测试原理以及测量装置,讨论了天然纤维渗透率在测量过程中存在的各种影响因素,重点分析了天然纤维渗透率测量与玻璃纤维等合成纤维渗透率测量的不同点,并提出了今后天然纤维渗透率研究的主要方向。

纤维增强复合材料的无损探伤技术探讨

王宝瑞, 丁新静

2014, 0(4): 91-94.

摘要 ( 38 )

PDF (751KB) ( 67 )

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本文根据纤维增强复合材料的特性,总结了缺陷的类型和产生的原因;根据声、射线、光、热等几方面技术,对适用于复合材料制品的探伤方法进行探讨;对各种探伤方法的基本原理、适用范围和优缺点进行比对。

行业资讯

2014, 0(4): 95-128.

摘要 ( 9 )

PDF (3470KB) ( 9 )

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