复合材料科学与工程

潘云锋, 郑愚, 钟永刚

2013, 0(1): 3-9.

摘要 ( 26 )

PDF (976KB) ( 104 )

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结合压缩薄膜效应对GFRP 筋混凝土桥面板进行结构设计,有效降低了桥面板的配筋率,降低了结构的建造成本。以支撑梁宽度、筋材种类、配筋率为参数,对1∶ 3比例缩小的梁板式桥面板进行静力加载试验,测量各个结构模型在整个加载过程中各阶段的承载力、应变、变形等数据,考察其基本力学性能。分析研究桥面板在轮胎荷载下,支撑梁变形、桥面板的裂缝扩展和破坏形态,清晰揭示压缩薄膜效应在整个受力过程中的变化以及对结构性能的影响。

残根残冠桩核一体化修复体切削成型用多向纤维增强复合材料的研制

杨艳阳, 蔡晴, 杨小平, 黄志新

2013, 0(1): 10-13.

摘要 ( 56 )

PDF (565KB) ( 59 )

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采用桩核修复技术对牙体残根残冠缺损进行修复是口腔修复中的重要治疗方法。通过整合修复体的CAD 数字模型、一体化纤维桩的应力有限元分析等,指导完善桩核材料的结构设计,并通过多向纤维增强复合材料的成型加工技术研究,完成了用于残根残冠桩核一体修复的可切削多向纤维增强复合材料的制备,基于CAM 数字化精密加工,实现了桩核一体修复体的精确化和个性化制备。

PMI泡沫夹层结构的材料非线性分析

汤超, 乔玉炜

2013, 0(1): 14-19.

摘要 ( 53 )

PDF (671KB) ( 74 )

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根据泡沫材料相关性能数据,定义了该材料的三维非线性弹性本构关系。利用MSC． Nastran600 解算器中的用户二次开发程序接口,采用fortran 语言将该本构关系写入,建立了泡沫材料的非线性有限元计算模型。采用该模型对铝面板泡沫夹层结构进行了实例分析,并将线性、弹塑性分析结果与实验结果进行了对比,验证了该模型的正确性。

全硫化纳米羧基丁腈橡胶增韧环氧树脂性能的研究

董玲, 李鹏, 杨小平, 张雪梅

2013, 0(1): 20-24.

摘要 ( 28 )

PDF (720KB) ( 50 )

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本文研究了全硫化纳米羧基丁腈橡胶(VP-501) 对环氧树脂性能的影响。采用红外光谱分析、力学性能测试、差式扫描量热仪、动态力学分析、扫描电子显微镜等测试方法。比较添加纳米羧基丁腈橡胶前后环氧树脂浇注体的力学性能、固化动力学、动态力学性能、以及拉伸断面微观形貌的不同。结果表明VP-501 的加入使得环氧树脂浇注体拉伸弯曲性能在不明显降低的情况下冲击性能大幅度提高,玻璃化转变温度(Tg) 提高,拉伸断裂面形貌由光滑变粗糙,纳米粒子较均匀地分散在树脂体系中,达到了增韧的效果。

双相材料模拟的区域分解重心插值配点法

李淑萍, 王兆清, 唐炳涛

2013, 0(1): 25-29.

摘要 ( 39 )

PDF (317KB) ( 41 )

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针对双相材料力学性能分析,提出一种极坐标系下的区域分解重心插值配点法。根据材料界面将分析区域划分为两个计算区域,在每一个计算区域上建立极坐标系下重心插值配点法计算公式。组合两个区域上的计算公式,施加材料界面条件和边界条件,求解得到双相材料的位移场和应力场。双材料计算模型的数值算例表明了所提方法的计算精度。

两种T700 碳纤维表面特性及其复合材料界面性能

郝华, 李鹏, 凌辉, 孙宏杰

2013, 0(1): 30-34.

摘要 ( 32 )

PDF (556KB) ( 68 )

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分别用扫描电子显微镜(SEM) 、X 射线光电子能谱(XPS) 以及接触角测量仪分析了国产MT700C 碳纤维和东丽T700SC 两种碳纤维的表面微结构、表面化学特性以及与树脂的浸润性,并对其环氧树脂复合材料MT700C/603 和T700SC/603在干态和湿态下的界面性能进行了研究。结果表明,MT700C 碳纤维表面O/C 比和活性碳原子含量比T700SC 碳纤维高,并且表面具有明显的沟槽,因此MT700C 与树脂的浸润性好于T700SC 碳纤维,可以与603 树脂形成具有良好界面粘结的MT700C/603 复合材料。在室温干态条件下,MT700C/603 复合材料的层间剪切强度(ILSS) 大于T700SC/603 复合材料。但是在湿热老化环境中,T700SC/603 复合材料最终的剪切强度保留率大于MT700C/603 复合材料。

复合材料层合板工程常数的光纤光栅测试与分析

王凯歌, 梅志远

2013, 0(1): 35-39.

摘要 ( 32 )

PDF (585KB) ( 71 )

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复合材料工程常数的精确测试是合理有效开展复合材料结构力学分析与评估的基础。采用埋入式光纤光栅测试技术对复合材料结构应变特征进行测量,可有效获取复合材料的工程常数,如弹性模量、泊松比等。本文将光纤光栅与引伸计、应变片的单向应变测试结果进行了对比,得出不同测试方法下弹性模量的结果,验证了光纤光栅测试方法的可靠性和有效性。进一步通过在复合材料试件内部分别铺设横向及纵向的光纤光栅,对复合材料试件的泊松比进行了测试,并与应变片的测试结果进行了对比。试验结果表明,光纤光栅相对于应变片测试灵敏度更高,测得的泊松比数值更为稳定。

旋翼复合材料桨叶弹损穿孔的有限元建模方法

孙中涛, 王华明

2013, 0(1): 40-43.

摘要 ( 27 )

PDF (405KB) ( 63 )

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军用直升机旋翼桨叶具有抗弹击设计要求。根据复合材料桨叶的结构特点和工作特性,提出了建立复合材料桨叶弹击穿孔有限元模型的等截面节点移除法,该建模方法先采用等截面拉伸建立桨叶典型结构段的三维模型,然后将弹孔处的节点移除以模拟桨叶的弹损状况。所建立的桨叶弹损模型具有较高的置信度和可接受的解算规模,可作为进一步研究复合材料桨叶抗弹击性能的基础。

内蕴时间塑性理论在聚氨酯泡沫材料中的应用

褚洪杰, 崔国起, 吴华杰, 谷芳

2013, 0(1): 44-46.

摘要 ( 35 )

PDF (176KB) ( 45 )

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聚氨酯泡沫材料是一种典型的缓冲吸能材料,内蕴时间理论可有效地描述泡沫材料的这种力学特性。本文针对聚氨酯泡沫材料定义了应变率相关的内蕴时间,通过引入Gibbs 自由能,推导了聚氨酯泡沫材料的等温小变形本构关系,初步将内时理论引入到聚氨酯泡沫材料本构关系中。本文也为聚氨酯泡沫材料的本构关系研究提供了新的思路。

电磁场下离心复合制备高速钢轧辊和力学性能

李桂荣, 王宏明, 申国庆, 邵黎军

2013, 0(1): 47-50.

摘要 ( 28 )

PDF (275KB) ( 37 )

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本文提出在离心铸造过程中施加脉冲电磁场,目的在于改善传统离心铸造容易造成元素和碳化物偏析的问题。高速钢中主要元素的设计含量为: 1.5%~2.5% C,4.0~6.0% V,4.0%~6.0% W,1.5%~4.5% Mo,2.0%~4.0% Cr 和0.04%~0.18% Zr。对脉冲电磁场主要参数进行调控和优化,脉冲磁场频率分别设定为1、2、4、6、8、10Hz 六个水平,对应铸型中心磁场的峰值强度范围为0．2~5T,经淬火和回火热处理后进行轧辊中元素含量和力学性能测试,并用方差来表征轧辊工作层径向方向元素含量波动及偏析情况。研究结果显示,在离心铸造过程中施加电磁场后,能起到抑制合金元素和碳化物偏析的作用,与未加磁场相比,硬度、抗拉强度、抗弯强度和冲击韧性等常规力学性能约提高10%。

中国冷却塔的节能环保技术与效益分析

刘婧楠, 章立新, 尹证, 沈艳

2013, 0(1): 51-55.

摘要 ( 38 )

PDF (531KB) ( 78 )

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冷却塔是大型热力循环和工业过程中常用的散热装置,近年来国内以环境保护和节能减排为目的,对冷却塔进行了大规模的改造和开发,使得冷却塔在资源节约和环境友好方面有了长足进步。本文在对国内冷却塔行业的节能和环保技术进行总结的基础上,分析了冷却塔在节能环保方面带来的经济效益和社会效益。

高性能动中通天线罩设计、制造和应用

张家林, 吕雪松

2013, 0(1): 56-59.

摘要 ( 46 )

PDF (476KB) ( 71 )

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“Satellite communication in motion(SCM,动中通) ”具有覆盖区域广、不受地形地域限制、传输线路稳定可靠和移动通信的优点,在军民两个领域都具有极为广泛的发展前景。天线罩是保护" 动中通" 天线的必要设备。本文介绍了高性能动中通天线罩的设计、工艺制造及应用,通过研究高性能天线罩材料的基本性能,对Ku 波段天线罩进行铺层设计。利用ANSYS结构分析软件,对Ku 波段的高性能动中通天线罩进行了结构优化分析; 同时对工艺、电性进行了适合使用的优化设计,并简单介绍了设计制造的天线罩应用前景。

飞艇吊舱的综合优化设计

单杭英, 杨忠清, 孙中涛, 张海黎

2013, 0(1): 60-64.

摘要 ( 57 )

PDF (460KB) ( 147 )

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通过对飞艇吊舱外挂结构特性的分析,以吊舱重量轻和制造成本低为设计目标,在对材料选取、结构布局和结构细节设计等方面进行综合优化设计。并通过有限元分析和静力试验对优化后的舱体结构进行静强度、刚度验证。计算及试验结果表明飞艇吊舱满足强度、刚度设计要求,结构重量比予定重量节省10%,从而可以增加有效任务载荷或减少浮囊体积。

纤维环向缠绕复合材料气瓶冲击阻抗性能研究

张永明, 李培宁

2013, 0(1): 65-72.

摘要 ( 20 )

PDF (1245KB) ( 49 )

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新能源汽车用复合材料气瓶采用复合材料/金属混杂结构,其冲击损伤特性与采用纯复合材料结构有很大的不同,本文结合复合材料气瓶和试板模拟试验,采用冲击能量吸收率、分层损伤扩展阻力、剩余强度比衰减指数等参数作为其冲击阻抗性能的评价指标。采用不同的支撑夹具对玻纤/环氧单向板进行落球冲击试验,以模拟复合材料气瓶的不同材质内胆对纤维缠绕层冲击损伤的影响。研究发现,在一定冲击能量作用下,改变复合材料/金属混杂结构的形式能使其冲击能量吸收率发生变化,并可提高层合板的冲击损伤临界值,即提高其冲击承载能力; 冲击能量吸收率越高分层损伤扩展阻力越小,且含冲击损伤层合板的剩余强度衰减越快。因此在设计复合材料气瓶时,需要考虑复合材料/金属混杂结构对分层损伤扩展阻力和冲击能量吸收率的影响。

复合材料多功能防弹板防弹性能研究

李欢秋, 欧阳科峰, 张仕

2013, 0(1): 73-78.

摘要 ( 30 )

PDF (658KB) ( 107 )

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虽然单一的装甲钢或芳纶板具有良好的防高速弹丸贯穿性能,但采用复合结构可以大大提高单一防弹板的防弹效率,减轻防护板面密度。通过弹道实验和数值模拟方法研究了装甲钢复合芳纶泡沫夹层结构抗56式7.62mm普通钢芯弹贯穿特性; 探讨了不同复合形式的装甲钢复合芳纶泡沫夹层结构抵抗弹丸的防护效能和影响防弹板吸收子弹动能的因素; 提出了该种装甲钢复合芳纶泡沫夹层结构最佳防弹速度区间的概念和相应的V₅₀估算公式,由此可以设计出防弹效费比最佳的防弹板。

汽车内饰用2.5维机织复合材料的制备及拉伸性能

袁守忍, 曹海建, 钱坤, 徐文新

2013, 0(1): 79-83.

摘要 ( 23 )

PDF (582KB) ( 108 )

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本文以丙纶(PP) 长丝、亚麻为原料,通过包缠方式将PP 长丝包覆在亚麻表面以形成PP/亚麻包缠纱; 分别以PP/亚麻包缠纱为经纬纱,在全自动剑杆织样机上制织三种典型的2.5维(浅交弯联、浅交直联、深角联) 机织物,并将该机织物通过热压的方式制成汽车内饰用2．5维机织复合材料,研究不同组织结构对复合材料拉伸性能的影响。结果表明,2.5维机织物的经向拉伸性能表现为深角联>浅交直联>浅交弯联,纬向拉伸性能相差不大; 2.5维机织复合材料的拉伸性能表现为浅交直联>浅交弯联>深角联,纬向拉伸性能相差不大。

经编轴向针织物线圈结构模型的研究

陆倩倩, 李炜

2013, 0(1): 84-89.

摘要 ( 25 )

PDF (812KB) ( 56 )

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多轴向经编技术在国外已得到广泛推广和应用,在国内正处于起步阶段。多轴向经编针织物的线圈结构对复合材料的性能有很大的影响。本文介绍了经编针织物线圈结构模型的研究历史,并对经编轴向针织物线圈结构模型进行了详细的分析讨论,主要线圈结构模型包括以经平和编链为地组织的经编单轴向织物线圈结构模型、经编双轴向织物线圈结构模型以及经编多轴向织物线圈单胞分析模型和三维模型。

可控聚合制备两亲性聚合物及应用研究

孙黎, 张爱波, 栾静繁, 赵纯颖

2013, 0(1): 90-93.

摘要 ( 13 )

PDF (294KB) ( 66 )

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两亲性聚合物凭借其独特的结构以及潜在的应用前景,引起了国内外研究者广泛的关注。主要介绍了原子转移自由基聚合法(ATRP) 、氮氧自由基活性聚合法(NMRP) 和可逆加成-断裂链转移自由基聚合法(RAFT) 合成两亲性聚合物的研究状况,描述了两亲性聚合物在药物控释、膜表面改性、以及固定化酶等方面的应用。

聚醚醚酮复合材料耐磨性能的研究进展

张志丹, 徐娟, 孙克原, 宁冲冲

2013, 0(1): 94-98.

摘要 ( 30 )

PDF (221KB) ( 86 )

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聚醚醚酮(PEEK) 作为80 年代开发的一种全芳香族半结晶性的特殊工程塑料,具有耐化学腐蚀、耐高温、自润滑性、阻燃性、耐剥离性、耐疲劳性、机械性能好等特点,在航天航空、汽车、船舶、电子、医疗等领域得到了广泛的应用,但其耐磨性能仍然不能满足某些特殊用途,如抗疲劳和抗冲击零部件的要求。因此,对PEEK 进行改性处理,从而可以得到力学性能或耐磨性能更加优异的PEEK 塑料合金或PEEK 复合材料。本文综述了聚醚醚酮复合材料耐磨性能的改善方法及其磨损机理。

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