复合材料科学与工程

基于MSCNastran的无人机复合材料机翼有限元分析

尹星研, 冯振宇, 卢翔

2010, 210(1): 3-6.

摘要 ( 2711 )

PDF (1693KB) ( 1156 )

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以某型无人机复合材料机翼为基础，基于MCSPatran建立四种不同结构机翼有限元模型，并利用MCSNastran进行强度校核和模态分析。分析各元件的承载情况，对机翼的结构进行优化，从而提高机翼的寿命，降低生产成本。

基于材料出气率的复合材料杜瓦设计

张远斌

2010, 210(1): 7-9.

摘要 ( 1842 )

PDF (757KB) ( 1142 )

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对玻璃钢材料进行室温下的真空性能试验，获得被测材料的出气率和出气成分，根据测试参数对复合材料杜瓦进行结构设计，为提高复合材料杜瓦性能提供理论依据。

基于应力和变形值最小的复合材料含孔板孔形参数有限元优化

铁瑛, 李成

2010, 210(1): 10-12.

摘要 ( 2190 )

PDF (933KB) ( 1001 )

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本文基于对复合材料孔板主承力接触区的有限元强度分析结果，利用APDL参数化有限元分析技术，以孔板第一主应力S1和X方向上的变形UX的最大值作为目标函数，对孔形参数进行优化。设计出基于应力和变形最小的开口形状，并得出了孔形参数与应力、变形之间的相互关系。

二级载荷下复合材料层合板疲劳寿命预测

施兴灿, 赵美英

2010, 210(1): 13-15.

摘要 ( 1683 )

PDF (987KB) ( 1097 )

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以玻璃/环氧复合材料层合板二级载荷下的疲劳寿命试验数据为基础，结合非线性损伤累积理论，拟合出第二级载荷下的剩余寿命计算公式，并推广到三级以上多级载荷的寿命计算。采用本文给出的寿命预测公式计算出第二级载荷下的剩余寿命，并与试验结果进行对比，证明了计算公式的有效性。进而利用剩余寿命计算公式分析了加载次序对疲劳寿命的影响。

基于疲劳损伤两段论的复合材料刚度降模型研究

贾宝惠, 李顶河, 李伟, 徐建新

2010, 210(1): 16-19.

摘要 ( 2476 )

PDF (707KB) ( 1191 )

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本文在疲劳累积损伤模型和刚度降模型的基础上，根据疲劳损伤的两阶段理论，将复合材料的疲劳损伤划分为两个阶段，并用两种不同的函数分段描述疲劳损伤的过程，建立了疲劳损伤演化两阶段模型。利用试验数据，运用多元函数的最小二乘法，得到了模型中的各个参数的拟合值和层合板的SN曲线。疲劳损伤演化两阶段模型计算数据与试验结果吻合较好。

复合材料层压板的变形：
树脂基体、增强纤维与非对称正交铺层变形的关系

李艳亮, 益小苏, 唐邦铭

2010, 210(1): 20-23.

摘要 ( 1781 )

PDF (888KB) ( 1149 )

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主要研究了复合材料层压板的变形情况。分别选取环氧、苯并噁嗪为基体，以特定型号的预浸料为材料，选取不对称铺层［0/0/90/90］条件，用ANSYS软件模拟复合材料层压板变形情况，与实际不对称层合板变形情况对比，分析树脂基体、增强纤维和非对称铺层与复合材料变形之间的关系。结果表明,不同的树脂基体材料和不同的铺层设计对非对称正交铺层复合材料层压板的变形情况有影响。

不同直径GFRP锚杆承载特征的现场对比试验

黄志怀, 李国维, 李玉起

2010, 210(1): 24-27.

摘要 ( 1358 )

PDF (871KB) ( 988 )

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锚杆支护方法在岩体加固工程中应用广泛，锚杆作为支护结构的核心应具有足够的安全度和耐久性。由于钢材易腐蚀，钢锚杆的耐久性受到质疑。玻璃纤维增强塑料（GFRP)锚杆是一种由树脂和玻璃纤维复合而成的新型加固材料，具有较好的力学性能和耐腐蚀性能，用其代替传统钢筋用于边坡加固可较好地解决锚杆耐久性问题。本次试验为16、32两种类型GFRP锚杆在相同岩性，全、强、弱三种不同风化程度围岩条件下的张拉试验，研究了GFRP锚杆的破坏特征及锚固机理。试验结果表明，这两种直径GFRP锚杆的最终破坏方式是锚杆自由段脆性劈裂破坏；GFRP锚杆极限承载力随锚杆直径增大而增加； 16小直径GFRP锚杆的应力传递深度受围岩风化程度影响较小；32大直径GFRP锚杆的应力传递深度受围岩风化程度影响较大，锚杆的应力传递深度随围岩风化程度增加而增大； GFRP锚杆与砂浆界面间的粘结强度随杆体直径增加而降低。

复合材料胶接修补参数优化研究

李小刚, 赵美英, 万小朋

2010, 210(1): 28-31.

摘要 ( 2426 )

PDF (1504KB) ( 1273 )

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针对复合材料层合板穿透性损伤，采用圆形复合材料补片胶接修补方式，对影响胶接修补效率的多个因素进行分析计算。修补结构采用“双板胶元”模型，有限元分析运用NASTRAN软件。所得结论对工程设计有一定的实用价值。

乙烯基酯树脂凝胶时间控制技术研究

唐泽辉, 吕雪, 管兰兰

2010, 210(1): 32-35.

摘要 ( 1440 )

PDF (563KB) ( 1060 )

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本文根据乙烯基酯树脂固化反应为游离基聚合反应的特点，选用适当的阻聚剂或具有阻聚作用的其他助剂，将乙烯基酯树脂的室温凝胶时间延长并控制在较宽的范围内，大大延长了乙烯基酯树脂的可操作时间，为其获得更广泛的应用提供帮助。

羧基化多壁碳纳米管对T-1000碳纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

田继斌, 梁胜彪, 隋刚, 杨小平

2010, 210(1): 36-39.

摘要 ( 1894 )

PDF (1610KB) ( 1267 )

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对多壁碳纳米管进行了表面羧基化处理，将羧基化碳纳米管添加到环氧树脂基体中，通过湿法缠绕工艺制备出具有高性能的T1000碳纤维增强环氧树脂复合材料。结果表明，复合材料的界面性能和耐热性能得到改善，当羧基化碳纳米管质量含量为1%时，复合材料的层间剪切强度提高了近29%。

高强织物防穿刺作用特征与机制分析

杨中甲, 张佐光, 孙志杰, 李敏

2010, 210(1): 40-45.

摘要 ( 1346 )

PDF (1298KB) ( 1005 )

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高强织物广泛应用于防刺领域。为了研究高强织物防穿刺作用特征与机制，自行设计了可调重量与高度的自由落体式实验装置，选用单刃刀、三棱刀、锥对芳纶与超高分子量聚乙烯纤维织物进行刺入实验，考察了冲击能量、刀具截面形状、刺入角度对穿刺作用的影响，研究了织物纤维种类、结构、叠层密度与织物防穿刺作用的关系，分析了刀具对高强织物穿刺作用的机制。结果表明，穿刺效果主要由能量的大小决定，受其速度、质量的组成比例影响较小；刀具的截面形状决定其穿刺织物时的剪切破坏与排挤破坏的组成形式；防刺材料的结构是影响其防穿刺性能的关键因素，同种材料不同结构织物抗排挤能力越强，织物对锥和单刃刀的防穿刺能力越强，对三棱刀的防穿刺能力变化不明显。

厚铺层结构纤维增强体渗透性能研究

梁晓宁, 李炜, 罗永康, 张锦南

2010, 210(1): 46-48.

摘要 ( 1600 )

PDF (761KB) ( 1127 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文利用在线监测系统，采用径向法对厚铺层结构纤维增强体渗透性能进行了实验研究。通过对不同铺层厚度玻璃纤维增强体中测试液流动前沿以及渗透率的比较分析，发现对于厚铺层结构，渗透率随铺层厚度的增加逐渐减小，并且这个减小的趋势逐渐趋于平缓。通过对一定铺层厚度增强体中，测试液在顶层和底层渗透情况的比较，发现两者之间存在一定量的差异，此差异随铺层厚度的增加而增大。并且发现充模过程中存在一个顶层和底层渗透达到同步的时刻，此时间值随铺层厚度的增加而增大。

TDE-85/AG-80环氧树脂基复合材料微观形貌与力学性能分析

郭建君, 孙晋良, 任慕苏, 白瑞成

2010, 210(1): 49-52.

摘要 ( 1893 )

PDF (645KB) ( 1141 )

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选用两种耐高温多官能团环氧树脂TDE85和AG80为基体，T300碳纤维为增强体制备了复合材料单向板，纤维体积含量均为60%。实验测得TDE85树脂基体复合材料单向板的弯曲模量为74.26GPa，弯曲强度为1061.4MPa，层间剪切强度（ILSS)为54.05MPa；AG80树脂基体复合材料单向板弯曲模量为55.73GPa，弯曲强度为840.52MPa，层间剪切强度（ILSS)为44.84MPa。前者的弯曲强度、弯曲模量与剪切强度也分别高出后者26.3%、33.2%与20.5%。实验对弯曲试样断口微观形貌的受压部分和受拉部分进行了SEM和高倍数码显微镜观察。结果显示，AG80树脂基与碳纤维的界面结合情况较差，纤维成束被拔出，纤维表面几乎没有树脂。TDE85树脂基与碳纤维界面结合情况较好，纤维与树脂结合比较紧密，断面较为平整，只有少量纤维拔出，表面粘附大量树脂。

柔性针刺非织造材料吸声性能分析

胡立晨, 陈福源, 晏雄

2010, 210(1): 53-56.

摘要 ( 1274 )

PDF (1313KB) ( 1096 )

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通过阻抗管声学分析仪测试针刺非织造材料的吸声性能，探讨了纤维种类及细度、厚度、容重、空腔对材料吸声性能的影响,以及吸声性能与透气性的关系。结果表明，材料厚度与容重是影响吸声性能的主要因素。材料厚度与吸声系数成正线性相关，容重与吸声系数呈现明显的二次曲线变化规律。其它因素对吸声效果也有一定影响。

“神舟七号”飞船舱外航天服防护头盔组件的研制

舒卫国, 杨熙, 宋旻键

2010, 210(1): 57-59.

摘要 ( 2055 )

PDF (834KB) ( 1015 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文简要介绍了神舟七号舱外宇航服防护头盔组件的研制背景和研制过程。通过神舟七号宇航员成功进行舱外活动表明，防护头盔组件满足舱外航天服的总体技术要求和宇航员舱外活动的需要。

几何扭转的无人机机翼复合材料结构设计

张元明, 赵鹏飞, 刘斌

2010, 210(1): 60-62.

摘要 ( 2285 )

PDF (1286KB) ( 1132 )

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具有几何扭转的无人机机翼其机翼外形是复杂的扭曲面，给制造特别是装配协调带来难度。文中介绍了针对几何扭转的无人机机翼的复合材料结构设计，采用巧妙的工艺设计思想，利用复合材料共固化翼面结构将复杂扭曲面的协调装配简化，从而解决了几何扭转的无人机机翼的低成本制造问题。针对某型无人机所设计的几何扭转机翼已经取得成功应用。

新型3D夹层结构复合材料风电用SEC-W01-1250机舱罩强度、刚度和稳定性设计计算报告

周祝林, 吴伯明, 贺志远, 丁锁柱

2010, 210(1): 63-66.

摘要 ( 2460 )

PDF (523KB) ( 1079 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本文简要介绍了3D夹层结构复合材料风电用机舱罩的强度、刚度和稳定性的计算，结果表明采用3D夹层结构可减轻产品重量40%~50%，效果非常优越。

正交实验法优化季戊四溴的制备工艺

陈少杰, 张教强, 蒙宇

2010, 210(1): 67-69.

摘要 ( 1476 )

PDF (631KB) ( 980 )

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以季戊四溴的产率为指标，利用L9（34)正交试验法考察了反应时间、反应温度、催化剂含量对产率的影响。结果表明，最佳制备工艺条件为反应时间为14h，反应温度为140～150℃，催化剂含量为1.5g。其中反应时间对产率有较显著的影响。

浸润剂对短切玻纤增强尼龙66性能影响的研究

陈现景, 岳云龙, 祝一民, 于晓杰

2010, 210(1): 70-72.

摘要 ( 1276 )

PDF (915KB) ( 1348 )

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利用双螺杆挤出机制备短玻纤增强尼龙66(GF/PA66)复合材料，采用不同组成的浸润剂处理玻璃纤维，研究其对GF/PA66的微观结构及性能的影响。结果表明，在T435D中加入乙烯基树脂或三聚氰胺后，玻纤增强尼龙66复合材料的拉伸强度、弯曲强度、简支梁冲击强度均有不同程度的提高，并通过扫描电镜观察到PA66基体与玻纤相界面的微观结构在一定程度上得到了改善，但在T435D中加入三聚氰胺在三种浸润剂配方中效果最佳。

玻璃钢拉挤工艺过程非稳态温度场与固化度数值模拟与试验

谢怀勤, 陈幸开, 梁钒

2010, 210(1): 73-76.

摘要 ( 1527 )

PDF (1063KB) ( 1203 )

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玻璃钢拉挤成型过程中其固化度和温度变化为强耦合关系。根据固化动力学和传热学理论，建立了非稳态温度场与固化动力学数学模型。通过示差扫描量热实验计算出模型中固化动力学参数。采用有限元与有限差分相结合的方法，依据ANSYS求解耦合场的间接耦合法，编制了计算程序，对拉挤工艺不同工况玻璃钢非稳态温度场和固化度进行数值模拟。采用特殊设计制作的铝毛细管封装的布拉格光栅光纤传感器，屏蔽了荷载效应应变干扰，对玻璃钢温度场进行实时检测；采用索氏萃取实验测定玻璃钢制品固化度。实验表明，模拟与实验结果基本吻合。为避开繁多试凑性实验而进行工艺过程优化提供理论依据。

三维多重结构增强玄武岩复合材料的力学性能研究

张明星, 胡红

2010, 210(1): 77-81.

摘要 ( 1618 )

PDF (5477KB) ( 1101 )

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根据机织和针织复合材料各自的特点，以玄武岩纤维为材料，设计出一种新型的三维玄武岩纤维增强复合材料。对这种复合材料进行了拉伸、弯曲和重锤冲击测试，并对三种破坏机理进行了分析。

FRP筋混凝土梁抗剪性能的研究进展

王作虎, 杜修力, 詹界东, 邓宗才

2010, 210(1): 82-85.

摘要 ( 2140 )

PDF (646KB) ( 1430 )

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与普通钢筋相比，FRP筋具有抗拉强度高、抗腐蚀性能优良、重量轻、弹模低等优点，较适用于特殊环境下的混凝土结构。但是FRP筋的横向强度很低，因此，关于FRP筋混凝土结构的抗剪性能是国内外工程领域非常关注的一个问题。本文分别介绍了国内外关于非预应力和预应力FRP筋混凝土结构抗剪性能研究的主要成果，并对今后拟开展的研究工作提出了建议。

基于压力的树脂基复合材料成型工艺设计

毕向军, 李宗慧, 唐泽辉, 李薇

2010, 210(1): 86-88.

摘要 ( 2114 )

PDF (503KB) ( 1534 )

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本文简单介绍了几种传统的成型方法在添加压力元素后的特点和优势。

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