复合材料科学与工程

邓宇，甘德丽，杨勇，杨希涛

2016, 0(12): 5-10.

摘要 ( 88 )

PDF (2608KB) ( 172 )

相关文章 | 计量指标

通过9根CFRP-PCPs复合筋嵌贴加固混凝土梁的抗剪试验，考虑不同嵌贴间距、不同嵌贴角度、复合筋不同张拉控制应力以及不同材质制成的嵌入式复合筋等参数对混凝土梁抗剪加固的影响效果;并对嵌入式CFRP-PCPs复合筋抗剪加固混凝土梁构件的破坏形式进行了分析。根据试验提出了抗剪加固承载力计算公式，将试验值与计算值进行比较，结果较为吻合。试验结果表明，CFRP-PCPs复合筋棱柱体对混凝土梁的抗剪性能有明显的提高作用。

超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土力学性能研究

王晨飞，焦俊婷

2016, 0(12): 11-14.

摘要 ( 102 )

PDF (1110KB) ( 124 )

相关文章 | 计量指标

为研究超细钢-聚丙烯纤维对混凝土力学性能的影响，进行了9组超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土试件的立方体抗压强度和劈裂强度试验，分析了超细钢纤维、聚丙烯纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响。结果表明:混杂纤维的掺入使混凝土的立方体抗压强度、劈裂强度及拉压比均有提高，混杂纤维混凝土破坏产生明显延性特征;超细钢纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响最大，混凝土强度及拉压比随超细钢纤维掺量增加而增大;聚丙烯纤维体积掺量增加对混凝土力学性能的影响并非线性提高，混掺0.1%聚丙烯纤维和1.5%超细钢纤维的混凝土获得最佳力学性能，抗压强度提高19.42%，劈裂抗拉强度提高56.78%，拉压比提高30.16%。

温度-荷载耦合作用下GFRP-泡沫夹层结构I型断裂理论研究

张晨浩，王璐，陈浩

2016, 0(12): 15-22.

摘要 ( 117 )

PDF (2050KB) ( 148 )

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复合材料夹层结构因其比强度高、比刚度高、耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于多个领域。但现役条件下，复合材料夹层结构也面临着各种损伤。在现有应用中，温度、荷载共同作用下的面层与芯材的张开型剥离(I型断裂)是常见的失效模式。基于能量守恒的观点，应用弹性地基梁理论，推导开裂时面层与芯材之间裂纹扩展的应变能释放率表达式，并用该理论值与双悬臂梁试验得到的试验值作对比，验证温度-荷载耦合作用下裂纹扩展应变能释放率表达式的正确性。

玻璃纤维复合材料损伤过程的声发射特性研究

孟超，彭卫东，宁小波，唐庆如

2016, 0(12): 23-27.

摘要 ( 115 )

PDF (2137KB) ( 177 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

复合材料以其优越的结构性能被广泛应用于航天航空、汽车制造等领域，针对玻璃纤维复合材料损伤特性及其声发射信号特点，设计完成了一套基于TMS320F28335的集数据采集、存储和显示为一体的声发射检测系统。采用现代小波变换的时频分析方法，分析了玻璃纤维复合材料损伤声发射信号的波形和频率特性，确定了玻璃纤维复合材料声发射信号频率的三个主要频段及其对应的三种基本损伤模式。

基于FBG传感技术的复合材料T型加筋板低速冲击在线监测研究

周玉敬，范广宏，任明伟，陈国松

2016, 0(12): 28-33.

摘要 ( 66 )

PDF (2119KB) ( 158 )

相关文章 | 计量指标

将布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating，简称“FBG”)埋植在复合材料加筋板结构三角填充区，在线监测复合材料加筋板冲击过程及压缩过程的应变信号。研究了冲击点位置、冲击能量对FBG传感器应变监测性能的影响，分析了FBG传感器对复合材料T型加筋板冲击及压缩过程监测的精确性。结果表明:在相同冲击能量条件下，随着冲击点位置与FBG传感器距离的增加，FBG传感器测得的复合材料T型加筋板应变值呈下降趋势;当复合材料T型加筋板出现较为明显的损伤时，FBG传感器未发生断裂失效。将FBG传感器埋植于加筋板的三角填充区内，在压缩过程中，FBG传感器反射波谱保持单个波峰且形状未发生变化，初步实现了对复合材料T型加筋板冲击及冲击后压缩过程应变信号的在线监测。

大型分段式风电叶片刚度及模态有限元分析

秦超，侯彬彬，陈康，刘奇星

2016, 0(12): 34-37.

摘要 ( 95 )

PDF (3295KB) ( 146 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以某54 m分段风电叶片为研究对象，建立了分段叶片有限元模型，对分段叶片进行了刚度计算和模态分析，并分别与原始叶片对比。分析结果表明:四种极限工况下，分段叶片刚度与原始叶片基本一致;分段叶片前两阶振型与原始叶片一致，且前两阶固有频率基本吻合;叶片分段未对叶片振动性能带来很大影响，验证了此分段叶片结构刚度和振动性能的合理性。

改性氰酸酯树脂反应动力学研究

钟翔屿，包建文，李晔，张连旺

2016, 0(12): 38-42.

摘要 ( 66 )

PDF (1738KB) ( 169 )

相关文章 | 计量指标

采用动态DSC法研究了酚改性氰酸酯树脂体系的固化反应动力行为。研究表明:有机钛催化剂的加入降低了改性氰酸酯的固化反应的活化能和反应温度，加快了固化反应的速率;建立了酚改性氰酸酯树脂体系的固化反应动力学模型，反应级数都为1;有机钛催化剂的加入并不改变体系的固化反应机理。

干纤维铺放真空辅助成型复合材料的性能

段振锦，潘利剑，刘卫平，王召召

2016, 0(12): 43-48.

摘要 ( 163 )

PDF (5852KB) ( 171 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

模拟干纤维铺放原理，将连续热塑性纤维作为定型材料铺放在碳纤维无皱褶织物中间，在热压条件下制备复合材料预成型体，并采用真空辅助工艺制备复合材料试样。测定了采用不同预成型压力、预成型温度以及热塑性纤维含量等预成型条件下制备的复合材料试样的纤维体积含量、力学性能以及微观结构等。结果表明，预成型压力越大，纤维体积含量越高，当预成型压力达到1 MPa以后，纤维体积含量趋于稳定，最高可达65%;在相同预成型压力下，随着定型材料用量的增加，纤维体积含量降低，力学性能随之降低;预成型温度对复合材料的性能影响主要取决于定型材料本身是否发生熔融，若发生熔融，定型材料会对复合材料性能产生不利影响。

基于OpenGL的纤维铺放可视化系统研究

李栓，徐东亮，周旭东，胡斌

2016, 0(12): 49-54.

摘要 ( 80 )

PDF (3157KB) ( 130 )

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自动铺放CAD/CAM软件技术是实现复合材料自动化制造的关键技术之一。针对复合材料纤维铺放工艺及其设备特点，提出了利用OpenGL在VC6.0平台上开发纤维铺放可视化系统的设计方法。系统实现了芯模的导入与重构，在系统中建立相关联顶点、直线与三角面片之间的拓扑关系，为后续可视化显示提供数据支持。对铺放过程进行运动学分析，确定轨迹点坐标，进而进行纤维绘制。在此基础上，通过可视化系统对芯模表面采用固定角度算法进行铺放，从而验证所开发的可视化系统的有效性。

航空复合材料短柱加筋板压缩性能试验研究

尹翔，冯宇，张辉，周晓光

2016, 0(12): 55-59.

摘要 ( 84 )

PDF (2407KB) ( 166 )

相关文章 | 计量指标

开展了航空复合材料短柱加筋板的轴向压缩试验。试验件的破坏形式主要包括壁板的撕裂、筋条的断裂和端部的压溃现象，试验过程中，壁板及筋条没有出现明显的脱粘现象。在试验加载初期，载荷-应变曲线呈线性一致的增加趋势，位移测量点的离面位移值基本保持在0 mm附近;当压缩载荷超过临界屈曲载荷时，载荷-应变曲线出现了明显的分岔现象，且离面位移值快速增加。复合材料短柱加筋板失稳后仍然具有后屈曲承载能力，但是该承载能力较小，当短柱加筋板发生失稳后，随着压缩载荷的增加，试验件会很快发生破坏。有限元仿真结果与试验结果较一致，仿真结果表明短柱加筋板主要发生了壁板的局部失稳。

胶层Ⅰ/Ⅱ型断裂破坏内聚单元参数的确定和应用

王跃，赵霞，穆志韬，郝建滨

2016, 0(12): 60-64.

摘要 ( 70 )

PDF (3031KB) ( 287 )

相关文章 | 计量指标

建立了铝合金板单搭接胶接接头的三维弹性有限元模型，通过与G-R解析模型的胶层剪应力和剥离应力分布对比分析，验证了有限元模型的有效性。经有限元仿真拟合铝合金板单搭接胶接接头静拉伸试验的载荷-位移曲线，获得了胶层Ⅰ/Ⅱ型混合失效模式下内聚力单元的断裂参数值和胶层渐进破坏的过程，将胶层内聚力单元断裂参数值应用于含双裂纹复合材料胶接修补结构中，预测了修补结构的静拉伸强度。结果表明，有限元模型预测的剩余强度与实验值的相对误差为3.8%，因此运用内聚力单元仿真胶层的方法是有效的，并为复合材料胶接修补结构的承载能力分析提供了有力的依据。

混杂纤维增强树脂基摩擦材料摩擦学性能研究

张超，赵亮吉，张启顺，高鑫宇

2016, 0(12): 65-69.

摘要 ( 74 )

PDF (6858KB) ( 64 )

相关文章 | 计量指标

以丁腈橡胶改性酚醛树脂为基体，芳纶/玻纤/钢/铜纤维混杂制备摩擦材料，在干摩擦条件下通过摩擦磨损试验机测试其摩擦学性能，并用扫描电镜(SEM)对摩擦材料的表面磨损形貌进行观察分析，研究不同混杂纤维成分对摩擦材料性能的影响。结果表明，滑动速率增大，材料的摩擦系数、磨损率均减小;实验载荷增大，材料的摩擦系数、磨损率呈现波动状态，未见明显变化趋势。摩擦过程中，含有四种混杂纤维的材料磨损形式为犁沟和塑性变形;未含有芳纶/玻纤混杂纤维的材料磨损形式主要为疲劳磨损;未含有钢/铜混杂纤维的材料磨损形式主要为黏着磨损。由此可见，添加混杂纤维可以有效提高材料的摩擦系数，降低磨损率，并且明显改善材料的摩擦学性能。

动荷载作用下玻璃钢夹砂管力学响应分析

陈兆南，魏连雨，郑彦军，石华旺

2016, 0(12): 70-74.

摘要 ( 67 )

PDF (1739KB) ( 154 )

相关文章 | 计量指标

为分析不同动荷载作用下埋地玻璃钢夹砂管的力学响应情况，选取22 t振动压路机，39.4 t和60.4 t重型工程运料车，测试施工期浅埋玻璃钢夹砂管的振动速度时间曲线，并采用快速傅里叶变换方法确定玻璃钢夹砂管振动主要频率和幅值。研究表明，22 t振动压路机强震最大振动速度和幅值大于重型工程运料车的振动响应值，与实际压路机用大振动力强震吻合，而三种动荷载对埋地管涵的力学响应均较小，说明管涵刚度高，故施工阶段管顶浅埋土压实完后允许重型工程运料车通行，从而为玻璃钢夹砂管的施工和推广应用提供理论依据。

FRP片材锚固方法的对比分析

付婷婷，冯少云，范文忠

2016, 0(12): 75-80.

摘要 ( 83 )

PDF (1693KB) ( 144 )

相关文章 | 计量指标

FRP加固法已被广泛应用于桥梁结构的加固，该方法虽能提高加固结构的抗弯承载力，但易发生早期剥离破坏。锚固体系的应用可以有效防止剥离破坏，提高FRP片材的强度利用率。回顾了已有FRP片材的锚固方法，并比较分析了不同锚固方法的锚固效果。

国产PAN基高强中模型碳纤维的电化学表面改性研究

徐显亮，张月义，马全胜，丛宗杰

2016, 0(12): 81-85.

摘要 ( 108 )

PDF (1796KB) ( 119 )

相关文章 | 计量指标

以国产聚丙烯腈基(PAN)高强中模型碳纤维为研究对象，采用X射线光电子能谱(XPS)、表面动态接触角测量仪、扫描电镜(SEM)等手段，表征分析其表面活性与力学性能，同时考察了不同表面状态碳纤维复合材料的层间剪切性能。研究结果表明，电流密度对纤维表面元素含量，-OH、-C=O、-COOH官能团含量、极性自由能影响显著。当电流密度为0.23 mA/cm²时，纤维表面活性最高，极性自由能达到最大值5.5 m/Nm，层间剪切强度达到111 MPa，分别比未处理纤维提高了10倍和68.2%。

水上玻璃钢滑道的结构强度分析

陈鹏，陈后旺，凌卫亚，徐建平

2016, 0(12): 86-89.

摘要 ( 107 )

PDF (3861KB) ( 155 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

水上玻璃钢滑道为水上游乐设施，属于国家规定的特种设备，其结构的安全性直接影响游客的人身安全。基于ANSYS有限元程序，考虑水上玻璃钢滑道玻璃钢材料的各向异性，游客滑行过程中速度变化引起的载荷波动以及设备安装地的极限环境载荷，对水上玻璃钢滑道的力学模型进行结构分析，并依据GB 8408—2008《游乐设施安全规范》对分析结果进行校核。该方法为优化水上游乐设施的设计、提高结构的安全性提供了理论依据和参考。

复合材料水雷壳体抗自由跌落冲击性能数值模拟分析

宗方勇，柴朋军

2016, 0(12): 90-98.

摘要 ( 96 )

PDF (6964KB) ( 67 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用ALGOR非线性材料机械运动仿真模块模拟复合材料水雷壳体自由跌落与地面接触、碰撞、受力的全过程;分四种状态进行自由跌落过程模拟分析，研究了碰撞地面和跌落姿态对水雷壳体自由跃落碰撞过程的影响;通过碰撞过程载荷、应力、应变、位移等响应数据的分析对比，得出复合材料水雷壳体抗自由跌落冲击性能的研究结论，为复合材料水雷壳体抗冲击性能评价提供理论支撑。

碳纤维环氧树脂复合材料电池箱的轻量化研究

汪佳农，赵晓昱

2016, 0(12): 99-102.

摘要 ( 145 )

PDF (5077KB) ( 209 )

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依据复合材料重量轻，比强度、比刚度高等优点，针对某企业现有的某型号电动汽车电池箱结构进行轻量化设计，目的是减轻该电动汽车的重量。本研究以应用软件Patran&Nastran为分析平台，利用有限元分析方法，对比钢与碳纤维/环氧树脂复合材料两种材料的电池箱结构各自的承载性能，设计了合理的碳纤维/环氧电池箱。在Tsai-wu强度理论的基础上，对碳纤维/环氧电池箱进行了强度校核。结果表明，在减轻了该电池箱64%重量的前提下，电池箱的承载性能没有降低。

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