为了能够准确有效地实现复合材料成型工艺决策知识的自动获取,通过对树脂基复合材料成型工艺决策数据的分析,建立了基于粗糙集理论的复合材料成型工艺决策知识挖掘模型,提出了一种基于知识相依性的复合材料成型工艺决策规则挖掘方法。该方法利用知识相依性进行工艺数据预处理和约简的同时,建立成型工艺决策知识树,大大提高了决策树构造的效率。最后通过实例分析验证了该方法的可行性,实现了复合材料成型工艺决策知识的自动获取。
在定义FRP筋混凝土梁两种破坏模式的基础上,给出了界限配筋率及极限弯矩的计算公式,建立了FRP筋混凝土梁的正截面计算方法。
纤维增强复合材料具有较高的比强度、比刚度和比模量,在航空航天领域得到越来越广泛的应用。层合板是当前复合材料在工程结构中应用的主要形式。对于含孔的层合板结构,由于材料的各向异性以及孔的影响,其应力分布比较复杂,采用数值解是较好的选择。本文基于层合板的可设计性特点,综合考虑铺层角度、铺层顺序等对层合结构的影响,设计出了一种二十四层对称层合板。以有限元方法为基础,借助ANSYS分析工具,对该层合板含孔结构的孔边应力重点分析,得出了不同铺层角度铺层中应力分布的云图和孔边应力分布曲线。本文结论对复合材料层合板优化设计和带孔层合结构的应力计算具有较好的参考价值。
本文设计了3种典型2.5D机织物组织,制作了满足要求的试验件。对2.5D机织复合材料经、纬向的拉伸、压缩和层间剪切等性能进行了试验研究,获得了该种材料的主要力学性能参数。分析了这几种材料的结构与性能的关系,得到了一些有益的结论。结论表明,2.5D机织复合材料的拉伸、压缩、剪切强度基本取决于其纱线倾角和纤维体积含量;相同层数的2.5D机织复合材料的拉伸、压缩、剪切强度均表现为深交联>浅交直联>浅交弯联。
功能梯度材料的材料参数随位置变化,以目前的实验手段来看,逐一测定各个材料参数的分布曲线工作量很大,有些材料常数的测定十分困难(特别是沿厚度材料常数梯度分布)。本文利用细观元法探讨功能梯度材料参数的反演识别问题,即在获知实测位移或固有频率的情况下,对功能梯度材料的内部参数及其分布进行反演识别。显然,这可大大简化功能梯度材料的基本力学性能测试工作,为功能梯度材料的进一步研究奠定基础。
FRP木材界面的粘结滑移关系是外贴纤维增强聚合物加固木结构受力分析的基础。对18块贴玄武岩纤维布试件的粘结性能进行试验研究,考察了贴布层数和BFRP粘结长度对粘结性能的影响,分析了BFRP应变和局部粘结剪应力发展及分布规律,计算得到局部粘结应力滑移关系曲线。通过对试验结果的统计回归分析,基于Popovics模型提出了福杉顺纹方向的局部粘结应力滑移本构关系模型,该模型与试验结果吻合较好,对于实际加固工程应用和相应规范的完善具有参考价值。
本文制备了不同直径、不同肋间距以及不同表面形式的玻璃纤维增强聚合物(GFRP)筋。在此基础上,通过玻璃纤维增强聚合物筋的压缩性能和剪切性能试验,研究GFRP筋的破坏形态和机理,分析GFRP筋直径、肋间距、表面形式以及长细比对其抗压强度和剪切强度的影响。试验结果表明,直径的变化对GFRP筋的抗压强度和剪切强度均有一定影响,肋间距和长细比的影响则不明显。
采用与玻纤具有良好亲和性的有机蒙脱土/气相白炭黑(OMMT/SiO2)改性不饱和聚酯,通过XRD、FTIR 、接触角和力学性能,研究了改性不饱和聚酯的微观结构和主要性能。研究结果表明,随着OMMT/SiO2的加入,树脂与玻纤接触角变小,改性不饱和聚酯与玻纤的浸润性增强。物理性能测试表明,当OMMT/SiO2含量为4%时,不饱和聚酯浇铸体冲击强度可提高50%,弯曲强度下降低于15%。
采用WARD、SAXS、RAMAN、XPS等测试技术对T300和国产聚丙烯腈基炭纤维(PANCF)的组织结构及化学组成进行了表征,分析了材料的微观组织结构与宏观性能的关系。结果表明,和T300相比,国产炭纤维的乱层石墨层间距d002略小,微晶尺寸La,Lc略大,微孔尺寸较大,大孔洞所占百分比较多,微孔含量较低。国产炭纤维表面含氧官能团含量较低,为31.35%,表面活性小。
研究了适用于RTM工艺的钡酚醛树脂的固化性能和工艺性能,以此为指导,采用RTM工艺制备了石英/钡酚醛复合材料,并对其力学性能和烧蚀性能进行了测试和分析。结果表明,石英/钡酚醛复合材料具有较好的整体力学性能,氧乙炔线烧蚀率为0.092mm·s-1,质量烧蚀率为0.0707g·s-1。
对玻璃钢/钢结构连接界面粘结强度进行研究,采用不同种类及比例的添加剂对粘结剂环氧树脂进行改性,并用不同的工艺制作了系列粘结结构试件。根据试验结果,得到了不同试件的拉伸破坏强度和三种典型破坏模式,并对破坏机理进行了分析。
制备了聚乳酸/改性淀粉复合材料及发泡材料,研究了聚乳酸/淀粉复合体系的相容性及流变性能.结果表明,糊化改性淀粉与聚乳酸具有较好的相容性,改性淀粉与聚乳酸复合材料具有较好的熔体粘弹行为,淀粉糊化改性后,复合材料的发泡性能得到优化,吸水性大大降低。
利用中空玻璃微珠和纳米二氧化硅作为增强剂,制备了增强聚氨酯硬质泡沫塑料(RPURF),对其压缩性能进行了研究,并在金相显微镜下观察了它的微观结构。实验结果表明,泡孔支柱处的增强剂加强了其承载能力,有利于压缩性能的提高;随着增强剂用量的增加,PURF压缩强度和模量先增加后降低,即增强剂用量处于最佳用量范围内时,PURF体现最好的压缩性能;并随着纯聚氨酯硬质泡沫塑料密度的增加,其压缩性能有显著的提高。
为了得到综合性能更好的双马来酰亚胺(BMI)树脂,本文以二烯丙基双酚A(BA)和二烯丙基双酚S(BS)为共改性剂,对BMI树脂进行了改性,考察了共改性剂配比、固化后处理时间对改性BMI树脂体系的影响。采用动态力学分析(DMA)对改性后的BMI树脂浇铸体的热性能进行了初步分析。结果表明,BA/BS(摩尔比)为7 / 3的浇铸体的玻璃化转变温度(Tg)高达349.5℃,延长固化后处理时间可使浇铸体的Tg大幅提高。
本文从风电研发的意义出发,详细阐述了1.5MW机舱罩的有限元分析、设计、生产及检验,对今后研发和实现机舱罩的规模化和系列化有着重要的指导意义。
本文针对热压成型工艺,利用多孔介质有效应力原理和体积平均方法,建立了三维流动热化学耦合的数值模型。该模型将密实过程中的纤维层视为可变形的多孔介质,从而能反映纤维层变形的影响。在此基础上,本文采用有限元方法,结合ALE移动网格方法处理动边界,对热压工艺密实过程进行了数值分析。计算结果表明,与非耦合的经典模型相比,该模型给出的结果与实验吻合得更好。
针对变截面蜂窝夹层复合材料典型结构件在固化成型过程中出现缺陷的问题进行研究,并在原有的成型工艺基础上,对变形区域的材料特性及受力形式进行了分析,找出了在胶接过程中可能产生蜂窝位置滑移、造成局部结构变形的原因。通过采用分步固化、蜂窝芯二次后处理、发泡胶预粘等工艺处理方法,有效解决了变截面蜂窝夹层结构胶接件在成型过程中的形变问题。
通过红外分析,发现硼酚醛树脂中的硼元素以化学键形式存在于分子链中。热失重结果表明,硼酚醛树脂的初始分解温度为220℃,在800℃时残碳率为65.5%。硼酚醛树脂的复合材料在250℃力学性能保持率为70%左右,可作为一种耐高温结构材料使用。
综述了莫来石纤维的特性、应用、制备方法和研究现状,得出溶胶凝胶法将成为制备连续莫来石纤维的趋势,并对该方法的发展方向进行了展望。
对于碳纤维增强树脂基复合材料,湿热环境条件对其力学性能的影响非常明显,可导致其强度和刚度下降。在研究了国内外关于碳纤维增强树脂基复合材料湿热老化性能的基础上,从理论模型和试验方法两方面分析了复合材料吸湿模型和扩散机理,结合实际需求对国内外关于碳纤维复合材料湿热性能的试验方法和测试手段进行了评价,认为目前湿热加速老化性能的研究具有一定的局限性,并提出了研究思路。
在分析热压罐工艺传热路径和传热方式的基础上,从热压罐温度场、框架式模具温度场和构件温度场三个层次讨论了国内外热压罐工艺温度场的研究情况,指出框架式模具温度场、壁板级构件温度场和盒段级构件温度场将是以后研究的重点。