将FRP筋作为预应力筋使用,必须了解其应力松弛特性。要测定FRP筋的应力松弛特性,关键是要找到一种有效的试样端部锚固方法。FRP筋一般的锚具系统应用于松弛特性测试时存在这样或那样的缺陷,为此本文提出了一种创新的测试FRP筋应力松弛特性的试样端部加强锚固的方法,实现了松弛试验时端部近似为零的滑移,保证了试验段应变的恒定,从而可准确测定FRP筋的应力松弛性能。
根据弹性理论和部分组合截面假定,分析碳纤维加固混凝土梁体系,建立微元体粘结界面剪力表达式和碳纤维轴向拉力微分方程,从而推导出碳纤维拉力和粘结界面剪应力解析解的一般形式,提出并探讨碳纤维加固作用系数Kf和端部应力集中系数k,说明碳纤维加固机理及端部应力集中现象与影响因素。结合算例指出,碳纤维轴向拉力和粘结界面剪应力分布不均匀,在端部区段应力集中,应采取措施加强锚固。
建立了含圆形穿孔和方形穿孔损伤复合材料层合板的有限元计算模型。随着开孔损伤尺寸的变化,计算出含圆形穿孔或方形穿孔损伤复合材料层合板的各阶固有频率。拟合出开孔大小和固有频率之间的关系,得到了层合板固有频率随孔的尺寸和形状变化规律。结果表明,随着损伤程度增加,层合板固有频率都将减小;方孔损伤层合板固有频率减小的幅度和速度都比圆孔损伤层合板的大;小尺寸穿孔损伤对层合板固有频率的影响很小。
利用流化床技术,采用玻璃纤维或碳纤维浸渍PP或PA6树脂粉末,制备长纤维增强热塑性复合材料。采用正交设计的方法,研究浸渍工艺中静电压、气压和浸渍时间对纤维含量的影响。结果表明,增加浸渍时间、气压和静电压可提高复合材料中纤维含量,增强纤维的种类以及树脂粉末的种类与规格对复合材料中纤维的含量也有重要的影响。
本文以含单个脱层的两层复合材料简支梁为例,研究在静力荷载作用下,脱层对复合材料层合梁应力和位移分布的影响。首先,将梁沿叠层界面切开,分别求得各层的弹性力学解。然后,用待定的竖向集中力代替脱层处层间的接触应力,并对叠层的界面条件进行重组得到新的界面方程。最后,对重组后的界面方程作Fourier展开,结合脱层接触处竖向位移相等的条件,以集中力的正负判别脱层是否真实接触,通过迭代运算,成功解决了脱层的变形干涉问题,得到了高精度的解。数值结果与商业有限元软件ANSYS 进行了比较,显示出很好的一致性。
采用旋转流变仪研究了增稠剂的种类和用量、增稠温度以及填料种类等对不饱和聚酯树脂(UP)增稠体系粘度的影响,分别通过酸值滴定和红外分析等手段探讨了MgO和MDI的增稠机理,结果表明,四种增稠剂的增稠速度不同,其中MgO最快;增加增稠剂的用量均可加快增稠速度,增稠速度也随增稠温度的增加而加快;填料的加入使得体系的粘度迅速增大,并且不同种类的填料对体系粘度的影响不同,与CaCO3相比,ATH使体系的粘度增加更多。因此工业生产中要综合考虑各方面因素,以获得合适的增稠工艺。
在国内首次提出了“部分粘结”的新概念,进行了9根部分预应力部分粘结的碳纤维塑料筋(CFRP筋)与环氧树脂钢筋混合配筋混凝土梁的静载试验,对其受力过程、破坏形态、荷载挠度特性、延性性能、预应力度的影响等进行了分析。试验结果显示,采取部分粘结及混合配筋的模式有利于改善CFRP筋预应力混凝土梁的受力性能,对CFRP筋混凝土梁的设计计算理论具有重要的参考价值。
本文介绍了一种纤维曲线铺放的变刚度复合材料层合板的概念,利用这种新的铺放方法所引起的复合材料层合板面内应力的重新分布,提高了复合材料层合板的屈曲载荷。并且利用ABAQUSTM软件对这种纤维曲线铺放的复合材料层合板进行了建模计算,验证了其面内受力情况下,屈曲载荷显著提高,幅度达14%左右。
采用模压工艺制备不饱和聚酯(UP)树脂/大麻纤维复合材料,研究了105℃下热氧老化600h前后复合材料力学性能的变化;采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对老化前后复合材料的结构进行对比分析,并通过SEM技术观察复合材料的断面形貌。结果表明,偶联剂KH570处理对复合材料力学性能的总体改善效果最佳。老化600h后,偶联剂处理复合材料具有的最佳力学性能如拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量及冲击强度分别为19.06MPa、5.78GPa、52.988MPa、1.01GPa和3.881kJ/m2。红外分析显示,偶联剂处理得到的复合材料在老化前后的红外图形变化不明显,有些吸收峰甚至得到了加强。SEM结果表明,老化600h后,偶联剂处理的复合材料中纤维仍能较均匀地分散在树脂基体中,两者间的界面粘结良好。
采用热压成型方法制备连续玻璃纤维增强热塑/热固性复合材料(GF/EP/PC),并与GF/PC复合材料进行力学性能测试比较和SEM照片观测分析了影响复合材料力学性能的因素。研究结果表明,GF/EP/PC复合材料的拉伸弹性模量与弯曲弹性模量分别为GF/PC复合材料的16.4倍和8.8倍,拉伸强度和弯曲强度分别提高了17倍和37倍;结合其力学破坏形貌照片,分析了纤维和树脂的粘接情况和材料的破坏模式以及PC树脂与芯层GF/EP复合材料的粘接情况。
对玻璃钢复合材料疲劳性能试验夹具以及试样尺寸进行了改进设计,提出了开孔拉伸式哑铃形玻璃钢疲劳性能试验方法。采用有限元分析方法分析了试样应力分布,并对试样结构进行了优化设计。采用这一新的试验方法对玻璃钢复合材料在两种不同应力水平下的疲劳性能进行了试验。试验结果显示,所有被检测试样都在试样试验区破坏,验证了改进后的试验方法的可靠性。
本文采用落锤冲击试验机对铝蒙皮整体中空夹层复合材料进行了低速冲击试验。利用加速度传感器记录落锤冲击过程中加速度随时间变化曲线,通过数学处理得到了冲击载荷、冲击点位移、材料损伤吸收能量随时间的变化曲线。探讨了铝蒙皮对整体中空夹层复合材料的低速冲击特性,如最大冲击载荷、冲击点最大位移和材料损伤时能量吸收等的影响。结果表明,附加铝蒙皮后,整体中空夹层复合材料的接触刚度、最大冲击载荷以及材料的初始损伤能量都有明显增加。
对191#不饱和聚酯及其玻璃钢进行了人工热氧加速老化和人工氙灯加速老化试验。用显微镜观察了试样的外观形貌,用光泽度仪测试了试样光泽度,色差计测定了试样表面的黄色指数,对聚酯进行了FTIR和DMA分析,测试了聚酯和玻璃钢的拉伸强度和弯曲强度。试验表明,随着加速老化时间的延长,试样表面出现光泽度降低、泛黄、龟裂等现象,且失光率、泛黄程度、裂纹长度和力学性能的变化与人工老化方式相关,DMA分析证实聚酯氙灯老化90天后Tg由84℃上升到88℃,老化240天后为83℃,聚酯老化后的储存模量也有一定程度的下降;而弯曲强度、拉伸强度则出现先上升后下降趋势;191#聚酯/玻璃钢对氙灯老化更为敏感。
对于复合材料加筋壁板稳定性优化问题,由于涉及多个设计变量:筋条数目、筋条间距、筋条高度、筋条的铺层参数、面板的铺层参数等,本文采用具有多参数级联编码方式的遗传算法对基于稳定性设计要求的加筋壁板进行了优化。对复合材料T型加筋壁板结构重量优化的算例,验证了本文所用方法的有效性。
针对某石化装置循环水系统的玻璃钢夹砂管爆管事故,本文通过力学性能试验、宏观、微观观察等一系列试验,系统地分析了管道失效原因及机理,并为正确选型及操作运行提供了相应的建议。
对复合材料可熔性合金型芯模压成型、传递模塑成型和注射成型工艺进行了研究,论述了其成型原理、制造方法等,给出了该项技术的应用实例,并展望其应用领域和前景。
本文以二氧六环为溶剂、以烯丙基双酚A、间氨基苯乙炔和甲醛为原料,合成了含烯炔结构的苯并噁嗪化合物。采用FTIR、1H NMR方法确定了苯并噁嗪化合物的化学结构。该噁嗪化合物室温下为液态,对噁嗪化合物固化产物进行了动态力学分析(DMA),结果表明,制备的噁嗪化合物固化物具有较高的使用温度,玻璃化转变温度高达367.61℃,有望作为高性能复合材料树脂基体使用。
随着汽车向高速化、轻量化、低能耗方向发展,将轻质的复合材料应用于汽车受到人们的普遍重视。天然纤维复合材料除了轻质化、性能可设计外,更具有环保性。本文主要针对具有天然纤维复合材料车身的汽车动力学特性进行研究。采用含连接子结构的间接对接的自由界面模态综合法,建立整车非线性刚弹耦合系统动力学模型。用所建模型在时域内,对路面和发动机不同激励工况下汽车的振动特性进行仿真模拟,并与传统车身动力学特性进行对比,提出天然复合材料车身各性能参数的选择原则,为实现复合材料在汽车上大规模使用提供理论依据。
本文介绍了一种大长径比复合长尾管整体制备过程。对其材料选择、模具设计、工艺制作技术进行了详细讨论。整体成型的长尾管通过复合缠绕方式将碳/碳喉衬与钨渗铜喷管组件黏结包裹在尾管绝热层内部。与传统的长尾管制作工艺相比,此成型方法减少了各零部件之间的粘接界面,提高了产品的生产效率与质量可靠性,保证了复合材料尾管绝热层、喉衬与喷管的整体性,提高了产品的抗冲刷性能。
真空吸附成型是一种成本较低的简便成型方法。 该成型过程为:将玻璃纤维铺层放在模具上后,铺设导管和一些辅助性的设备,利用真空袋及密封胶密封,然后对玻璃纤维铺层浸润、加热、抽真空,预浸料在大气压力及温度作用下成型。 该成型产品具有成本低、产品孔隙率低、性能好等优点,适合制造复杂大型结构,是一种十分有效的制作风机产品的成型方法。
2008年注定是一个不平凡的年份,中国改革开放30周年,神七飞天宇航员成功出舱,百年奥运梦想顺利实现,又恰逢我国复合材料/玻璃钢工业50周年。回顾我国复合材料/玻璃钢工业50年的历程,从业人员从最初的7人研究小组发展到现在的超过25万人,产品应用领域从最初的航天耐烧蚀防热部件发展到现在的航天、航空、船舶、交通、能源等国防和国民经济领域,工艺技术及装备由单一手糊、层压工艺发展为拥有门类齐全、与国际同步的工艺及装备。 中国的复合材料/玻璃钢工业肇始于1958年。发展历程大致可分为三个阶段。 1958-1978年为第一阶段,致力于国防军工,从无到有,为我国复合材料/玻璃钢工业发展打基础。 1978-1998年是第二阶段,十一届三中全会以后,我国从计划经济转型为市场需求导向,复合材料/玻璃钢工业厚积薄发,在国民经济各个领域全面开花。先进复合材料开始起步,初步建立了完整的研发生产测试体系。 1999-2008年,新产品迅速上升,新产品、新工艺与世界同步发展,我国的复合材料/玻璃钢工业开始腾飞,先进复合材料在航空航天领域获得了新的发展。通观行业50年发展历程,复合材料/玻璃钢产量从1978年的6000多吨,发展到1990年的近10万吨,2004年即超过100万吨,2008年我国树脂基复合材料年产量295万吨,跃居世界第二位。我国复合材料/玻璃钢工业一直处于由小变大、由弱变强的迅猛发展之中。