复合材料科学与工程

黄文宗, 孙容磊, 张鹏, 宋文娟

2013, 0(8): 3-8.

摘要 ( 66 )

PDF (823KB) ( 46 )

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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。本文主要针对预浸料的铺覆性进行了探索,论述了铺覆性的含义并总结了现有的预浸料铺覆性的定量表征方法,提出了以“最大弯曲力”定量表征预浸料的铺覆性,并通过三点弯曲试验研究了预浸料的粘弹性特征及自动铺带成型过程中的主要工艺参数(铺放速率、湿度、热风温度、老化时间等)对预浸料铺覆性的影响。实验结果表明,预浸料的铺覆性会随热风温度和湿度的升高而提高,随着老化时间和铺放速率的增加而减小。最后总结了铺覆性实验的工程意义,为自动铺带工艺参数的控制提供了参考。

某型复合材料桨毂固有振动特性的数值和实验分析

许震宇, 施鹏, 李沙

2013, 0(8): 9-11.

摘要 ( 33 )

PDF (501KB) ( 28 )

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以某型复合材料直升机桨毂为研究对象,在ANSYS 中建立桨毂有限元模型,通过模态仿真和计算,得到了相应的模态阵型及固有振动特性。同时为了获得桨毂的实际振动特性,进行了桨毂模态测试,实验结果和仿真结果相符,验证了模型的正确性,为后续复合材料桨毂的进一步动力学研究及设计提供了参考。

土钉拉拔过程数值模拟

马崇武, 刘忠玉

2013, 0(8): 12-15.

摘要 ( 20 )

PDF (448KB) ( 36 )

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用双曲线模型描述土钉周围的摩擦剪应力与剪切位移之间的关系,假定土钉和周围土体的界面强度服从摩尔-库仑准则,并考虑其剪胀性,推导了拉拔过程中土钉位移应满足的微分方程,并用有限差分法进行了求解,模拟了端部位移随拉拔力增加而变化的过程。通过与砂浆黏结玻璃纤维增强塑料(GFRP)土钉室内模型试验的对比,证明了本文方法的有效性,以及计算土钉抗拔承载力时考虑钉土界面剪胀性的必要性。

基于0°层应力的含缺口层压板剩余强度研究

铁瑛, 赵华东, 张宝森

2013, 0(8): 16-20.

摘要 ( 19 )

PDF (690KB) ( 20 )

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提出了一种基于不同铺层缺口边应力解析计算模型的含缺口层压板剩余强度研究方法。以含缺口层压板0°层缺口边平均应力与无缺口层压板纵向拉伸强度的比值为失效表征参数,对拉伸载荷作用下含缺口层压板剩余强度进行研究。全面分析了缺口边应力分布,计算获得了T300/1034-C 层压板0°层的平均应力随缺口边距和缺口半径的变化趋势,比较了四种工程常用复合材料板0°层平均应力的变化趋势。不同铺层层合板开口后的剩余强度与现有试验结果比较,验证了建立的析方法的可行性。

E玻璃纤维在模拟油气田环境中的腐蚀性能

毛学强, 李厚补, 张文波, 戚东涛

2013, 0(8): 21-26.

摘要 ( 47 )

PDF (770KB) ( 26 )

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为探讨E玻璃纤维在油气田环境中的耐腐蚀性能,利用高温高压釜设备,考察了纤维在包含CO₂、H2_S气体和Cl^-溶液的模拟油气田环境中的腐蚀行为。采用SEM、IR、XPS和EDS分析了E玻璃纤维腐蚀前后的形貌、表面结构和元素含量,结合重量和拉伸强度变化,揭示了E玻璃纤维在模拟油气田环境中的腐蚀机理。结果表明: E玻璃纤维在油气田模拟酸性环境腐蚀后拉伸强度降低,其腐蚀机理为离子交换机理,该机理不仅受酸浓度影响,还与复杂离子和不溶性盐的生成有关; E玻璃纤维表面阳离子的浸析打乱了玻璃网络的连续性,破坏了纤维的玻璃结构,导致纤维强度降低。

含氟丙烯酸酯共聚物的涂膜表面疏水性能研究

李国军, 李欣欣

2013, 0(8): 27-30.

摘要 ( 20 )

PDF (736KB) ( 36 )

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本文以甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸全氟烷基乙基酯(FEMA)为单体,采用可逆加成-断裂链转移聚合法(RAFT),合成了含氟嵌段共聚物P(MMA-co-MAA)-b-PFEMA,并通过红外光谱、核磁共振、GPC等对产物结构进行了表征。同时还以甲苯、四氢呋喃(THF)、三氟甲苯(BTF)、三氟三氯(F113)乙烷为成膜溶剂制备了聚合物膜,研究了溶剂对膜表面结构和疏水性能的影响,其中甲苯所成膜的疏水性能最优,其接触角高达152.5°。

复合材料缠绕管弯曲载荷下的力学性能

蔡浩鹏, 王俊鹏, 赵锡鑫, 王钧

2013, 0(8): 31-34.

摘要 ( 19 )

PDF (725KB) ( 52 )

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本文研究了铺层角度对缠绕制品弯曲性能及失效模式的影响,结果表明: ±45°均衡层合板和复合材料管失效应变最大。复合材料缠绕管缠绕角度为 ±45°时,弯曲载荷作用下制品变形最大,破坏时曲率半径为0.35m; 缠绕角度增加,缠绕管柔性急剧降低。缠绕角度为 ±60°时,弯曲破坏曲率半径为0.53m,相比 ±45缠绕管增加了51%。随着缠绕角度的增加,弯曲破坏模式由受压屈曲失效转变为极限应变失效,增大缠绕角度可以抑制受压屈曲造成的失效。

一种中温固化树脂玻璃布复合材料性能研究

乌云其其格, 胡仁伟

2013, 0(8): 35-38.

摘要 ( 19 )

PDF (542KB) ( 26 )

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采用热熔法制备了一种中温固化环氧玻璃布预浸料-3233B/EW250B 预浸料,通过热压罐成型复合材料板,进行性能测试。结果表明,3233B/EW250中温固化环氧玻璃布预浸料具有良好的工艺性能、阻燃性能、介电性能和力学性能。3233B树脂具有良好的韧性,夹层结构的抗滚筒剥离强度高,其预浸料可与蜂窝直接共固化。

碳纤维复合材料热老化性能研究及预测

于倩倩, 侯俊峰, 陈刚, 吴忠泉

2013, 0(8): 39-43.

摘要 ( 53 )

PDF (736KB) ( 36 )

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研究了热老化温度和时间对碳纤维复合材料的拉伸、压缩和弯曲性能的影响,并对热老化的影响过程进行了分析。利用二元回归分析方法建立了碳纤维增强复合材料老化弯曲强度预测模型,并对模型显著性进行了检验。检验结果显示,预测最大相对误差仅为3.61%,预测精准度好,预测模型具有一定可靠性。

异氰酸酯基硅烷偶联剂改性石英纤维/含硅芳炔复合材料界面

梁秀华, 扈艳红, 杜磊, 黄发荣

2013, 0(8): 44-50.

摘要 ( 19 )

PDF (985KB) ( 40 )

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含硅芳炔树脂是一类有机无机杂化树脂,它的分子极性小,表面能低,与石英纤维复合时的粘结性能差,影响复合材料的力学性能。本文采用一种结构中含有异氰酸酯基的硅烷偶联剂对石英纤维/含硅芳炔复合材料进行改性,实验结果表明经偶联剂改性后复合材料的层间剪切强度有了较大的提高,与未处理的相比可提升41.5%。XPS、表面能分析、AFM、SEM等分析表征推断,偶联剂的改性机理为偶联剂与石英纤维表面活性基团作用,在纤维表面生成极性官能团,增大石英纤维的表面能,改善了与含硅芳炔树脂的界面粘结性能,使得复合材料的层间剪切强度提高。

溶液中一步合成辛烯功能化的硅纳米粒子

赵庆鹏, 董旭, 杲云, 潘肇琦

2013, 0(8): 51-54.

摘要 ( 25 )

PDF (822KB) ( 31 )

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本文以氢化铝锂为还原剂在溶液中还原四氯化硅和辛烯三氯硅烷体系,一步合成出辛烯封端硅纳米粒子,采用透射电子显微镜(TEM)表征硅纳米粒子的形貌和尺寸分布,采用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱表征硅纳米粒子的光学性能,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(¹H NMR)表征硅纳米粒子表面基团的化学结构。TEM 表明硅纳米粒子的平均粒径为5.07 ±0.80nm,光学性能表征证明辛烯封端硅纳米粒子具有强烈的光致发光现象,¹HNM 和FTIR证明辛烯基团以Si-C键连接在硅纳米粒子表面,为进一步制备核壳型硅纳米粒子和高分子复合型荧光生物材料打下了良好基础。

红外热波法检测夹层结构内部缺陷的研究

余轶, 刘伟庆, 万里, 方海

2013, 0(8): 55-59.

摘要 ( 18 )

PDF (1137KB) ( 22 )

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在夹层结构内部,缺陷会使热量在物体中的传导出现差异,导致物体表面出现温度和红外辐射特征差异。基于该原理,采用有限元方法,对含内部缺陷的夹层结构分别进行了稳态、瞬态下的参数分析,与红外热像实际检测结果做了对比,得出了一般红外方法对于夹层结构的缺陷识别精度,并且分析了部分影响因素对检测结果的影响,给出了使用红外热像检测法对夹层结构内部缺陷进行无损检测的建议。

织物增强对三明治型复合材料板材性能的影响分析

柳茵茵, 贾立霞, 刘影

2013, 0(8): 60-64.

摘要 ( 15 )

PDF (802KB) ( 25 )

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纺织结构复合材料是以纺织预制件实现结构增强的复合材料。设计加工三种不同结构的三明治型复合材料板材,分别为无织物增强、平面织物增强和间隔织物增强复合材料。本文对三种复合材料板材的压缩、弯曲、剪切、剥离性能进行测试,并分析了织物增强对复合材料板材的性能影响。结果表明接结纱的存在及其与填充泡沫间的协同作用,使得间隔织物复合材料板材的压缩、剪切性能、剥离性能明显优于前两者。三种复合材料板材的弯曲强度差异不明显,但是间隔织物的存在却使板材的抗弯韧性更好。

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