复合材料科学与工程

黄文宗, 孙容磊, 连海涛, 王庆友

2013, 0(6): 3-11.

摘要 ( 36 )

PDF (829KB) ( 38 )

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在自动铺带成型过程中,粘性和铺覆性是用于描述预浸料是否适合铺贴的两个重要因素,将粘性和铺覆性分别独立地研究能更好地理解预浸料的铺放适宜性。本文主要是针对预浸料的粘性进行探索,论述了预浸料粘性的物理意义,总结了当前国内外预浸料粘性的测量及表征方法,提出了以"平均剥离力" 定量表征预浸料的粘性,并在自主搭建的试验平台上,研究了自动铺带成型过程中的主要工艺参数(取出时间、铺放压力、铺放速率、热风温度等)对预浸料粘性的影响。实验结果表明,在一定范围内,预浸料的粘性随取出时间先增大后减小,而随铺放压力的增加、铺放速率的减小、热风温度的升高而增大,为自动铺带工艺参数的控制提供了参考。

VARTM和RTM工艺模拟仿真比较

王庆涛, 朱家强, 李炜

2013, 0(6): 12-15.

摘要 ( 13 )

PDF (768KB) ( 23 )

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本文采用数字式粘度仪对不同温度和促进剂含量下添加氢氧化铝(ATH)的不饱和聚酯树脂(UPR)的粘度进行测试,然后以获取的实验数据作为参数,对复合材料部件模型用RTM(Resin transfer molding)和VARTM(Vacuum assisted resintransfer molding)两种工艺进行模拟仿真。仿真结果表明,在相同的参数条件和灌注方案下,VARTM 工艺的填充时间小于等于RTM 工艺的填充时间。当注口大于出口时,VARTM 和RTM 的填充时间基本相同; 当注口小于出口时,VARTM 工艺的填充时间要少于RTM 工艺的填充时间。

碳纤维增强环氧树脂复合材料的液体成型及其性能研究

牟书香, 贾智源

2013, 0(6): 16-20.

摘要 ( 19 )

PDF (480KB) ( 51 )

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本文研究了不同温度下RIM145树脂的粘度和适用期,分析了不同温度下RIM145树脂和碳纤维单丝之间的浸润性;并以碳纤维单向布为增强材料,采用真空辅助灌注成型工艺制备了碳纤维增强环氧树脂(CF/EP)复合材料,研究了复合材料的力学性能,对层间剪切试样剖断面形貌进行了SEM分析,并研究了使用VAP单向透气膜辅助真空灌注成型工艺对CF/EP复合材料厚制件灌注质量的影响。研究结果表明,RIM145 树脂基体在50 ~ 70℃粘度低、适用期长且树脂与碳纤维单丝之间的浸润性良好,适用于CF/EP复合材料的真空辅助灌注成型工艺;灌注的CF/EP具有良好的力学性能,树脂和纤维具有中等粘结强度界面,采用VAP单向透气膜辅助真空辅助灌注成型工艺可降低CF/EP复合材料的孔隙率。

缝线捻度对链式缝合复合材料的浸润及力学性能影响

陈吉平, 苏佳智, 郑义珠

2013, 0(6): 21-26.

摘要 ( 10 )

PDF (1001KB) ( 20 )

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分别采用不同捻度的Kevlar-29 缝线对碳纤维层合板预成型体进行链式缝合,并进行VARI(真空辅助树脂渗透)成型。研究了不同捻度缝合板的拉伸、弯曲及层间剪切性能和不同捻度缝线与树脂的界面结合情况。实验结果表明: 缝合复合材料在缝线进行适当加捻之后,拉伸和弯曲强度都有不同程度提高,当捻度为80次/米时,分别较捻度为20次/米时提高了2.5%和9%,层间剪切强度降低了12%;且缝线捻度较低时,基本不会对树脂在缝线内部的浸润效果造成影响,捻度较高时,树脂渗透困难,对缝线浸润效果影响较大。

玻璃钢复合材料烟囱结构设计的精细有限元方法

王应军, 赵应, 何福添, 陈建中

2013, 0(6): 27-30.

摘要 ( 9 )

PDF (473KB) ( 21 )

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对于玻璃钢烟囱的设计我们国家还没有相应的规范,只是参考钢烟囱、钢混烟囱以及砖石结构烟囱等设计方法。这些方法将玻璃钢烟囱视作各向同性的悬臂梁,无法表达复合材料结构的特点,因此具有很大的局限性,难以完成局部分析。本文借助有限元方法,建立玻璃钢烟囱的精细有限元模型,按照荷载组合,进行结构的有限元分析,得到结构局部的应力应变状态,然后按照各向异性复合材料层合壳理论对玻璃钢烟囱进行强度分析,应用Tsai-Wu 强度比理论对烟囱结构进行了校核,达到了比较好的效果。

插接式复合材料单杆塔有限元分析

朱轲, 何昌林, 马小敏

2013, 0(6): 31-35.

摘要 ( 9 )

PDF (684KB) ( 21 )

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以某法兰式复合材料单杆塔工程为背景,在相同设计条件下设计了插接式复合材料单杆塔,并利用有限元软件ANSYS 对其在三个典型工况下的应力、挠度和结构稳定性进行了计算分析。结果显示插接部位环向应力过大,且为结构的薄弱位置。对插接部位提出的两种补强方案进行了计算分析,结果表明对内插管采用钢内衬补强的效果比较明显。文章最后对插接式单杆塔进行了抗扭设计,提出了胶接和螺栓配合的方式防止扭转。

玻璃纤维增强塑料夹砂管的环刚度分析

杨建明, 陈建中

2013, 0(6): 36-39.

摘要 ( 12 )

PDF (519KB) ( 20 )

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通过对玻璃纤维增强塑料夹砂管的环刚度、管刚度、刚度等级概念进行分析,明确了环刚度的内涵是管道在外载作用下抵抗变形的一种能力,管刚度与环刚度并不是同一个概念,而刚度等级是管材初始特定环刚度的级别。由环刚度的相关概念分析了环刚度设计与测试的基本方法,并根据设计规范的要求对实际工程中所需要的刚度等级从变形和稳定性两个方面进行了分析,得到了确定刚度等级的基本原则和方法及其与埋设条件之间的关系。对正确理解玻璃纤维增强塑料夹砂管的环刚度以及环刚度的设计、测试及选择都具有一定的参考意义。

浅析飞机复合材料雷击防护措施与试验

赵金龙, 陈晓宁, 耿勇, 张彬

2013, 0(6): 40-43.

摘要 ( 9 )

PDF (657KB) ( 20 )

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伴随着飞机复合材料的使用,飞机的雷击防护问题逐渐得到了人们的重视。本文简述了目前使用较多的几种雷击防护措施,并从实物试验的角度出发,采用模拟雷击试验来检验带有防护措施的复合材料板的雷击防护效果。文章选取了普通复合材料板和覆盖铜网防护层的复合材料板作为试验样品,通过对比两种样品遭受雷击后的的不同结果,验证了铜网作为防护层的有效性和重要性。

一种耐高温双酚A型2H-苯并吡喃树脂作为复合材料基体的评价

程凯, 杨光, 高龙飞

2013, 0(6): 44-47.

摘要 ( 8 )

PDF (769KB) ( 20 )

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引入红外辐射加热技术,将二炔丙基双酚A醚(BPA 单体)在185℃下加热3h,成功制备了双酚A型2H-苯并吡喃(BCA)树脂,并使用该树脂基体制备了玻璃纤维增强复合材料。用差示扫描量热技术(DSC)评价了BCA树脂的固化行为,研究表明其固化放热焓为620J/g。热重分析(TGA)结果表明,BCA树脂具有较好的热稳定性。与环氧树脂基复合材料相比,BCA树脂复合材料力学性能优异,其弯曲强度、弯曲模量及层剪强度分别达到580MPa、24.7GPa和40MPa。另外,动态热机械性能分析(DMTA)结果表明其复合材料具有优良的热性能。

复合材料输电杆塔设计方法讨论

柳欢欢, 刘明慧, 于鑫

2013, 0(6): 48-52.

摘要 ( 7 )

PDF (830KB) ( 22 )

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本文介绍了一种复合材料输电杆塔的设计思路及方法,采用零阶优化算法计算出杆塔底径、锥度、厚度等最优尺寸参数,使杆塔既满足设计要求同时也是质量最轻。在有限元分析软件ANSYS中建立了110kV复合材料杆塔计算模型并通过杆塔真型实验验证了该计算模型的准确性,杆塔挠度计算值与实测值误差范围在0.04% ~ 7.8%之间。

聚苯胺/钯纳米复合材料的原位还原法制备及表征

范竞雄, 杨继萍

2013, 0(6): 53-56.

摘要 ( 8 )

PDF (753KB) ( 20 )

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本文采用原位还原法,利用聚苯胺本身的还原性,对硝酸钯进行了还原和负载,制得了聚苯胺/钯纳米复合材料,考察了掺杂态及脱掺杂态聚苯胺对原位还原反应的影响,通过红外光谱、紫外光谱、扫描电镜和X射线衍射对所得复合材料的结构进行了表征,并用循环伏安法测定了复合材料对甲酸的催化性能。结果表明所制备的复合材料对甲酸具有一定的催化性能,且脱掺杂态聚苯胺复合材料的性能要优于掺杂态聚苯胺复合材料的性能。

智能材料研究进展

张新民

2013, 0(6): 57-63.

摘要 ( 11 )

PDF (1093KB) ( 19 )

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作为一种新兴的多功能材料,智能材料现已成为研究的重点与热点,并取得了丰硕的研究成果,有着广阔的研究、应用前景。本文对智能材料进行了整体介绍,并从工作原理、材料分类、研究重点、应用前景等方面重点介绍了压电材料、形状记忆材料、电/磁致伸缩材料以及电/磁流变体材料。最后对智能材料研究发展的趋势进行了展望。

浅议FMEA在复合材料设计和开发中的应用

杜志花, 熊红梅, 杨德旭, 崔巧丽

2013, 0(6): 64-66.

摘要 ( 7 )

PDF (609KB) ( 20 )

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在产品形成的早期阶段最大限度地识别潜在失效原因并采取防范措施,对于开发复合材料产品尤其是发动机部件等高精尖产品来说十分重要。本文介绍了FMEA技术应用于复合材料发动机部件设计开发的实例,通过潜在失效原因分析,找出了复合材料油底壳外部加强筋的设计是影响产品是否耐受飞石冲击、避免漏油的关键影响因素,并通过飞石冲击试验,验证了外部结构设计的可靠性,有效的降低了产品开发的风险。

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