复合材料科学与工程

徐燕, 李炜

2013, 0(9): 3-7.

摘要 ( 25 )

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预浸料是增强纤维浸渍树脂基体后制备复合材料的半成品,其性能取决于其原料性能及加工工艺。本文综述了预浸料的分类,介绍了国内外热固性预浸料和热塑性预浸料的工艺制备,包括增强纤维、树脂基体、固化体系等原料的选择及其制备方法,并比较了各种方法的适用性及优缺点。

玄武岩纤维加固混凝土短柱抗剪承载力计算分析

欧阳利军, 丁斌, 陆洲导, 余江滔

2013, 0(9): 8-12.

摘要 ( 27 )

PDF (733KB) ( 39 )

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为分析玄武岩纤维布加固混凝土短柱的抗剪承载力和破坏形态,对1 根对比短柱和2根采用玄武岩纤维布加固的无损混凝土短柱进行了低周反复荷载试验。试验表明,玄武岩纤维布加固能显著改变短柱的破坏形态,提高短柱的抗剪承载力。基于现有试验数据和计算公式,提出了玄武岩纤维布加固混凝土短柱抗剪承载力的简化计算公式。

连续玻璃纤维增强聚丙烯拉挤棒材的性能稳定性

方立, 周晓东

2013, 0(9): 13-16.

摘要 ( 47 )

PDF (543KB) ( 46 )

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本文利用自行开发设计的热塑性拉挤装置成功制备了连续玻璃纤维增强聚丙烯拉挤棒材。针对该棒材预期的使用环境,考察了拉挤棒材在不同环境条件下的性能变化,探讨了高低温、热处理及冻融循环对拉挤棒材性能的影响规律。高低温试验表明,随着温度升高,材料弯曲性能逐渐下降,在100℃时仍有40%左右的弯曲性能保留率,而在低温下,材料弯曲性能则呈上升趋势;材料经过热处理后,弯曲性能也获得了一定的提高; 通过热处理后的冻融循环试验后,材料的弯曲性能和剪切强度有所下降,但是幅度不大。上述结果表明材料在不同环境下具有较好的性能稳定性。

玻纤增强酚醛泡沫的制备及性能研究

高卫卫, 曹海建, 钱坤

2013, 0(9): 17-20.

摘要 ( 46 )

PDF (608KB) ( 59 )

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为了研究玻璃纤维长度及含量对酚醛泡沫性能的影响,分别将微米级玻纤粉、3mm短切玻纤和6mm短切玻纤按照一定比例添加到酚醛泡沫体系中,利用Instron万能材料试验机,分别测试玻纤增强酚醛泡沫的压缩、拉伸强度,并利用扫描电镜观察酚醛泡沫的微观形貌。结果表明,添加了12%的3mm 短切玻纤增强酚醛泡沫压缩性能最好,其压缩强度比纯酚醛泡沫增加了38%;添加了8%的6mm短切玻纤增强酚醛泡沫拉伸性能最好,其拉伸强度比纯酚醛泡沫增加47%; 添加了12%的3mm短切玻纤增强酚醛泡沫的阻燃性能最好,其极限氧指数为44.1。

碳纳米管增强风机叶片复合材料多尺度模型及性能预测

谢桂兰, 郭锦, 曹尉南, 田杰

2013, 0(9): 21-25.

摘要 ( 41 )

PDF (801KB) ( 66 )

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将均匀化理论与有限元法相结合,应用于真空树脂转换成型风机叶片碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料的性能预测。根据实验分析,将碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料内部结构分别用宏观、细观和纳观三个层次来描述,建立了碳纳米管增强风机叶片复合材料的多尺度模型,编写了MATLAB 程序,并运用二次均匀化预测了材料参数(体积份数、长径比、弹性模量等)对碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料性能的影响。当分别增大碳纳米管弹性模量、长径比和体积份数时,碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料的性能均能得到提高。本文结果对风机叶片复合材料的制备有一定的指导作用。

石墨烯/热塑性聚氨酯薄膜的制备及性能

何志平, 李敏, 顾轶卓, 陈名海

2013, 0(9): 26-29.

摘要 ( 28 )

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采用热还原的方法由氧化石墨烯(GO)制备得到还原石墨烯(RGO),并将两种石墨烯与热塑性聚氨酯(TPU)复合制得纳米复合材料薄膜。进而考察了两种纳米复合材料薄膜的导电、导热及力学性能。结果表明: 在TPU中加入GO能够得到高导热、低导电的纳米复合材料,而加入RGO则得到高导热、高导电的纳米复合材料;同时,GO和RGO的加入,均能显著提高TPU 的拉伸强度和模量。

1.5MW 风机叶片VARI工艺模拟分析及验证

汤扬阁, 周红丽, 王红, 刘进荣

2013, 0(9): 30-34.

摘要 ( 25 )

PDF (973KB) ( 45 )

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本文对采用真空辅助成型工艺(VARI)制造的1.5MW风机叶片的流道设计进行模拟分析。考察了不同注射方式、不同导胶管间距的充模时间,分析了树脂流动形态、模腔内压力分布以及溢料口位置,优化得到了风机叶片根部的最佳注射方案。在此基础上模拟整机充模成型,得到最佳流道设计方案为根部布置间距为487mm的两条管道,沿着叶片长度方向布置三条注射流道,注射口数量为13个,两端抽气,溢料口数量为14个。将模拟结果应用于实际叶片成型工艺中,实际充模时间为3.63h,与模拟结果相比误差为0.38h。

国产RTM 用碳纤维及环氧树脂基本性能研究

孙超明, 张翠妙, 谈娟娟, 杨凯

2013, 0(9): 35-38.

摘要 ( 42 )

PDF (685KB) ( 77 )

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通过流变仪、差示扫描量热仪对国产环氧树脂体系的流变性能、固化性能进行了研究,确定了其灌注工艺窗口,并通过力学性能分析研究了其综合性能。应用扫描电镜表征了国产碳纤维单丝的微观形貌,通过表面张力测试仪表征了碳纤维与环氧树脂的接触角,与国外进口牌号的液体成型用碳纤维与环氧树脂进行了分析比对,研究了其应用于RTM工艺的性能差异。

三维全五向编织复合材料的弯曲性能研究

曹海建, 王怡洁, 刘菲, 卢雪峰

2013, 0(9): 39-42.

摘要 ( 26 )

PDF (636KB) ( 39 )

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以无碱玻璃纤维为原料,采用四步法1×1编织工艺在全自动模块组合式编织平台上制备三维五向及全五向编织物;以E51环氧树脂、70#固化剂(四氢邻苯二甲酸酐)为树脂基体,与编织物复合制备三维五向及全五向编织复合材料; 利用Instron 万能材料试验机对比测试上述编织复合材料的弯曲性能,研究轴纱、编织角、纤维体积分数等结构参数对材料弯曲性能的影响。结果表明,编织复合材料的弯曲性能随着编织角的增加而减少,随着轴纱、纤维体积分数的增大而增加; 三维全五向编织复合材料的弯曲性能明显好于三维五向编织复合材料。

常压干燥法制备碳纤维增强型碳气凝胶

谈娟娟, 孙超明, 杨立平, 陈锋

2013, 0(9): 43-47.

摘要 ( 32 )

PDF (911KB) ( 67 )

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在传统方法制备碳气凝胶的基础上,以常压干燥代替超临界干燥,成功制备了碳气凝胶CRFs以及碳纤维针刺毡增强型碳气凝胶CF/CRFs,并通过SEM、BET 测试方法对两者的内部微观结构进行了表征。制备的CRF具有典型的三维连续网络结构,催化剂含量不同影响了CRF的骨架颗粒和孔径大小。在CF/CRFs内部,碳纤维针刺毡和CRF能达到较好的复合效果,附着在纤维表面的CRF保持了纳米网络结构,但是纤维对CRF内部的骨架颗粒和孔径具有显著的影响,由力学分析得知碳纤维针刺毡的复合使CRF具有较好的抗弯和抗压性能。

全复合材料塔式模拟实验井平台研究

黄鹤, 丁庆强, 李雪

2013, 0(9): 48-51.

摘要 ( 22 )

PDF (898KB) ( 38 )

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测井仪器性能的评价及新型仪器的设计都离不开实验,采用全复合材料制作的塔式模拟实验井平台巧妙地模拟了地层上下围岩以及薄互层的宏观单轴各向异性,为各种新型感应测井仪器的研发提供了一个理想的实验井平台。

多丝束碳纤维湿法缠绕系统研究

邹财勇, 杨涛, 葛邦

2013, 0(9): 52-54.

摘要 ( 24 )

PDF (704KB) ( 40 )

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研究了多丝束碳纤维湿法缠绕机工艺,对影响张力的摩擦张力调节环节、碳纤维放卷辊及缠绕辊环节、同步运动环节分别进行了分析。在此基础上,研究了系统控制策略、设计PID张力控制系统和目标跟随式的同步运动控制系统,保证了缠绕的高质量。对碳纤维预浸缠绕机的控制系统软硬件进行设计和实现。结果表明:采用以上算法后,碳纤维张力达到 ±1N; 缠绕精度达到 ±0.1mm。研究了触摸屏与远端监控相结合的双上位控制结构,设计了触摸屏本地人-机接口,利用RS-485总线传输,实现了碳纤维湿法缠绕机远端监控。

桥梁用大截面FRP拉挤型材的结构设计与试验研究

张为军, 田野, 覃兆平, 冯鹏

2013, 0(9): 55-60.

摘要 ( 27 )

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FPR 材料由于其结构可设计性、轻质高强、耐腐蚀、施工成型方便等优点,在桥梁工程中显现出广阔的应用前景。本文通过对一种大截面FRP 拉挤型材的结构设计研究,结合大截面FRP拉挤型材的原材料筛选、铺层设计、成型工艺参数和后处理粘接工艺等技术问题进行探讨,对同炉试样材料的力学性能进行检测,最终通过制品的型式试验对大截面FRP 拉挤型材作为桥面板使用的可行性进行充分验证。

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