复合材料科学与工程

陈悦, 朱锡, 李华东, 朱子旭

2016, 0(7): 5-8.

摘要 ( 148 )

PDF (2683KB) ( 113 )

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为研究缠绕复合材料夹芯圆柱壳的力学特性,首先开展了缠绕复合材料夹芯圆柱壳模型的轴向压缩试验,得到载荷-位移曲线与应变分布规律;进而,依据复合材料经典层合板理论,将缠绕圆柱壳模型的内外蒙皮均匀化,等效为单向纤维增强复合材料,采用ABAQUS有限元软件对结构模型进行分析,得到不同载荷下的应变规律;最后,将有限元计算结果与试验结果进行对比,轴向刚度误差为10.69%,测点应变值最大误差为12.88%,表明该方法可用于缠绕复合材料夹芯圆柱壳计算,为复合材料夹芯圆柱壳的设计应用提供指导。

复合材料胶接修补界面损伤演化声发射监测

陈维业, 胡杰, 刘光辉, 周伟

2016, 0(7): 9-13.

摘要 ( 89 )

PDF (1504KB) ( 184 )

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利用声发射技术实时监测四点弯曲载荷作用下含纤维断裂玻璃纤维增强复合材料胶接修补后试件的损伤演化过程,结合声发射信号统计分析方法,研究贴补片尺寸对修复效果的影响。结果表明,弯曲载荷作用下,两类贴补修补试件破坏模式均以贴补界面开裂为主,随着胶接修补贴补面积的增加,试件失效载荷呈增大趋势。贴补修补片长度为90mm时,其破坏载荷约为未修补试件破坏载荷的2倍。修补试件损伤破坏过程与对应声发射特征表现出良好的相关性,声发射信号统计性描述方法能够有效用于评估胶接修补复合材料试件的微损伤演化行为。

纤维缠绕压力容器封头壁厚预测方法分析

许家忠, 张殿鑫, 栾胜罡, 袁亚男

2016, 0(7): 14-19.

摘要 ( 109 )

PDF (1446KB) ( 171 )

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为建立准确纤维缠绕压力容器结构模型,在前人壁厚预测方法基础上采用多项式逼近算法来预测压力容器封头纤维层厚度。针对封头部分纤维缠绕角不断变化和极孔附近纱线堆叠等影响因素,采用多项式逼近算法进行封头壁厚预测,并与经典算法、精确算法、平面算法壁厚预测值及实际壁厚测量值对比分析,结果表明运用此方法得到的纤维层壁厚预测值与实际壁厚测量值更接近,从而为分析压力容器可靠性提供准确压力容器结构模型。

纤维束及非弯折织物渗透率预测公式的研究

康宁, 梁玄勇

2016, 0(7): 20-25.

摘要 ( 74 )

PDF (1843KB) ( 116 )

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根据数值模拟结果,对Gebart公式进行了修正,研究了NCF单胞渗透率与结构参数的关系,得到了NCF单胞渗透率预测公式。对于纤维束,平行方向的数值结果及修正公式在较高孔隙率下比Gebart公式更接近于实验结果;对NCF单胞模型渗透率计算,与实验结果误差为5%;对5种纤维束孔隙率的NCF单胞分别进行正交试验,得到渗透率的数值结果,拟合出了预测公式;NCF渗透率预测公式结果与数值结果对四方和六方排列的平均误差为4.60%和4.57%,说明了预测公式的准确性。

BFRP筋再生混凝土梁挠度试验研究

吴庆锋, 刘华新

2016, 0(7): 26-31.

摘要 ( 53 )

PDF (1451KB) ( 114 )

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通过4根BFRP筋再生混凝土梁和4根钢筋再生混凝土梁,对比分析在加载过程中的挠度变化情况。试验结果表明,在相同荷载作用下,BFRP筋再生混凝土梁的挠度比钢筋再生混凝土梁的挠度大;但BFRP筋再生混凝土梁的延性比钢筋再生混凝土梁的延性差。随着截面高度和配箍率的增大,试验梁的挠度均减小。参照不同的混凝土结构设计规范进行挠度计算,计算结果表明,在试验梁处于正常使用阶段时,计算值与试验值吻合良好。

碳纤维增强树脂基复合材料孔隙率检测方法的分析比较

文琼华, 孟江燕, 龚楚, 文友谊

2016, 0(7): 32-37.

摘要 ( 77 )

PDF (11140KB) ( 59 )

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碳纤维增强树脂基复合材料生产过程中会产生孔隙的缺陷,孔隙会对性能造成影响,故需要对孔隙含量进行标定。以碳纤维增强双马酰亚胺树脂为研究对象,分别采用密度法、显微照相法、超声检测法、高精度X射线数字成像法等4种方法,对热压罐和微波固化成型法制备的层压板孔隙缺陷进行检测,并计算其孔隙率。研究结果表明,显微照相法、高精度X射线数字成像技术法测试的孔隙率接近,密度法的误差较大。

碳纤维增强轻质耐压复合材料的制备及性能研究

鄢柳柳, 徐任信, 王钧, 杨小利

2016, 0(7): 38-41.

摘要 ( 74 )

PDF (4638KB) ( 138 )

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通过模压工艺制备了短切碳纤维/空心玻璃微珠(K46)/环氧树脂复合材料,并对复合材料的断面形貌、密度、抗压强度和吸水率进行了研究。研究结果表明,随着碳纤维含量的增加,复合材料密度变化较小,抗压强度上升,当碳纤维含量为4%时,抗压强度最大,微珠含量分别为50%、55%、60%的复合材料的抗压强度分别为68.9MPa、65.1MPa、57.2MPa;随碳纤维含量的增加,复合材料饱和吸水率下降,当碳纤维含量为4%时,微珠含量为55%、60%的复合材料达到最小饱和吸水率,分别为0.81%、1.15%。

港珠澳大桥FRP桥梁防撞护舷船碰撞数值模拟及结构设计

林明, 吴胜军, 侯学杰, 熊刚

2016, 0(7): 42-47.

摘要 ( 100 )

PDF (4520KB) ( 172 )

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针对港珠澳大桥建设项目,对大桥防撞护舷系统技术指标进行了验证,并进行船舶碰撞有限元数值模拟,旨在对防撞护舷系统的安全性及结构设计的合理性进行评估,通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对船只碰撞防撞护舷进行非线性模拟仿真,得到计算工况下的碰撞能量和碰撞力时程曲线,同时对复合材料防撞护舷的结构设计和材料选用也进行了分析工作。

铝蜂窝填充CFRP结构的弯曲性能研究

刘强, 莫正伟

2016, 0(7): 48-52.

摘要 ( 86 )

PDF (3442KB) ( 264 )

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CFRP相对于金属材料更加轻质高强,并且具有良好的抗冲击性能和成型工艺性能,已成为未来汽车轻量化的重要材料。采用三点弯曲实验和有限元仿真相结合的方法,对铝蜂窝填充CFRP结构的侧向力学性能和破坏机理开展了研究。实验结果表明,相对CFRP空管,铝蜂窝填充管件的平均峰值载荷、吸收能量和比吸能率分别提高17.09%、32.31%和0.9%,并且破坏过程也更加稳定。此外,采用了Ls-dyna软件对其受力进行了有限元仿真,获得了与物理实验相吻合的破坏模式和力-位移曲线。研究表明,利用轻质铝蜂窝结构填充CFRP管件,能有效改善CFRP结构的侧向弯曲性能,对指导轻量化汽车结构的设计具有重要意义。

包裹方式及条带间距对BFRP-PVC管自密实再生混凝土短柱力学性能的影响研究

任莉莉, 王学志, 张浩峰, 张玉梅

2016, 0(7): 53-59.

摘要 ( 85 )

PDF (1342KB) ( 129 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过对27根不同包裹方式和条带间距的BFRP-PVC管自密实再生混凝土短柱进行轴压试验,研究纤维布包裹方式和条带间距对BFRP-PVC管试件柱的承载力、变形能力以及破坏形态的影响。试验结果表明,在纤维布粘贴总层数相同的情况下,里层全裹试件柱的强度提高率和变形能力明显优于全部条带间隔粘贴的试件柱,其中Z1BS系列柱的强度提高率比Z2BS系列柱的强度提高率更高;条带环箍间距对于试件的强度提高率有一定的影响,影响程度与里层纤维布包裹方式有关;就变形能力而言,BFRP-PVC管试件短柱优于PVC管混凝土短柱,里层全裹纤维布短柱优于全部条带间隔方式包裹的短柱,Z2BS系列试件优于Z1BS系列试件。

PET泡沫的性能评估及其在风机叶片上的应用探讨

汪鹏, 王海珍, 刘宝锋, 姚辉

2016, 0(7): 60-62.

摘要 ( 173 )

PDF (1367KB) ( 294 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

随着风电装机容量的不断增加,风电叶片的需求量也将随之增长,夹芯泡沫材料已呈现供不应求的态势。PET泡沫拥有PVC不可替代的优点,以力学性能优异、耐高温、可回收利用、成本较低等优势得到广泛关注。对PET泡沫的力学性能、工艺性能等进行了全面评估,并与PVC泡沫进行了平行对比,探讨了PET泡沫在风电叶片上的应用及前景。

不同结构的含硅芳炔树脂共混改性研究

蒋孝杰, 邓诗峰, 杜磊

2016, 0(7): 63-68.

摘要 ( 65 )

PDF (1668KB) ( 134 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

含硅芳炔(PSA)树脂是一种新型耐高温树脂,固化后具有优良的力学性能和透波性。PSA树脂一般采用格氏试剂法制备,该方法制备的PSA(PSA-G)树脂固化后交联密度高,脆性较大。锌粉催化法是一种新型、高效的PSA合成方法。该方法合成的PSA(PSA-Zn)树脂末端含有部分烯键,树脂粘度低,交联密度小,脆性相对较小,但耐热性相对PSA-G树脂有所降低。采用PSA-G共混PSA-Zn得到改性树脂,研究了改性树脂的固化工艺、粘度、耐热性以及PSA-Zn质量分数为70%的改性树脂复合材料和树脂浇铸体的力学性能。研究结果表明PSA-Zn含量为70%的共混树脂粘度较低,为122mPa·s;热分解5%时的温度(T_d5)达564℃,耐热性较好;复合材料具有良好的力学性能,浇铸体弯曲强度比PSA-G提高了11%。

风机叶片非均质截面属性计算

于永峰, 刘卫生, 黄辉秀

2016, 0(7): 69-73.

摘要 ( 98 )

PDF (891KB) ( 112 )

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在风机载荷计算软件Bladed中计算风机叶片载荷,是根据悬臂梁理论将叶片简化成一根悬臂梁。在Bladed软件中,创建风机叶片模型需要输入叶片相关截面的属性参数。主要运用工程力学基本原理,计算风机叶片截面属性;并应用计算机图形学知识,使用Matlab编程软件,开发了叶片截面属性计算软件,通过自动读取风机叶片结构铺层信息,可快速地计算输出叶片任意截面的属性参数。将由工程理论计算方法的计算结果与有限元计算结果对比,误差可在相关规范要求范围之内,验证了工程理论计算方法的可实用性。该叶片截面属性计算软件可为叶片结构设计人员提供高效的设计方法,可减少结构设计时间,有效地提高工作效率。

基于频率选择表面双层吸波复合材料制备及研究

胡鑫, 徐任信, 王钧, 刘成国

2016, 0(7): 74-78.

摘要 ( 79 )

PDF (2589KB) ( 101 )

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利用镍粉和乙烯基酯树脂制备吸波复合材料,设计并制备了双圆柱吸波层,与频率选择表面(FSS)复合,得到基于频率选择表面的吸波材料,研究了吸波材料在1~18GHz范围内的电磁波反射率。结果表明,吸波材料电磁波反射率的实验值和仿真值基本一致,当镍粉含量为35%时,第一吸收峰在6.2GHz处,峰值为-22.3dB,-8dB以下带宽为4.7GHz;当镍粉含量为45%时,第二吸收峰-8dB以下的带宽为8.5GHz。

高温(火灾)下FRP筋混凝土构件力学性能研究进展

都凡, 欧阳利军, 陆洲导, 陈有亮

2016, 0(7): 79-85.

摘要 ( 88 )

PDF (1040KB) ( 196 )

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钢筋锈蚀是导致钢筋混凝土结构耐久性降低的重要原因。FRP筋具有轻质、高强和耐腐蚀等优异特性,因而有望成为传统钢筋的补充材料。FRP筋混凝土构件在服役过程中会受到高温(火灾)环境的威胁,因而FRP筋及FRP筋混凝土构件在高温(火灾)作用下的力学性能是其应用于实际工程时所面临的重要课题。综述了国内外FRP筋及FRP筋混凝土构件高温力学性能的研究成果,包括FRP筋的高温力学性能、高温对FRP筋-混凝土粘结强度的影响及FRP筋混凝土构件抗火设计方法,并对相关文献的试验数据与理论成果进行了分析和总结,指出了未来需进一步研究的方向。

粘聚区模型在复合材料层间失效分析中的研究现状

李飞, 马平平, 王欣宇方

2016, 0(7): 86-91.

摘要 ( 122 )

PDF (1072KB) ( 212 )

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复合材料已被广泛应用于各个领域,分层破坏是复合材料主要的破坏形式之一。对复合材料分层失效分析中主要的方法粘聚区模型进行详细的阐述。首先介绍了粘聚区模型发展历史、界面强度参数和本构关系的研究现状并对存在的问题进行了分析,然后对该模型在复合材料层间失效分析应用现状进行了阐述,重点分析了该模型在有限元应用中存在的问题。研究表明,近年来,CZM已逐步成为复合材料分层失效研究的主要方法,但在应用中需要解决强度参数确定准确性、计算收敛困难和计算效率不高等问题。

固体火箭发动机复合材料及其连接裙成型技术进展

高伟, 陈小平, 韩建平, 刘新东

2016, 0(7): 92-95.

摘要 ( 120 )

PDF (1296KB) ( 391 )

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介绍了固体火箭发动机壳体连接裙的功能,讨论了复合材料在国内外发动机连接裙上的应用,综述了复合材料裙的预制成型及一体化整体成型技术、RTM成型技术,并介绍了复合材料裙连接方式以及网格结构复合材料裙的进展。

复合材料结构设计人才培养的几点思考

袁国青

2016, 0(7): 96-100.

摘要 ( 73 )

PDF (761KB) ( 120 )

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业内专家已深刻地意识到影响我国复合材料在高性能结构上广泛应用的最主要的原因之一是复合材料结构设计人才的匮乏,因此做好复合材料结构设计人才的培养工作已成为推动复合材料在若干重要产业领域创新应用发展的关键。本文围绕有关概念、培养方法和培养标准等给出了作者的若干思考,抛砖引玉,愿能对推动复合材料结构设计人才的培养工作有所裨益。

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