纤维增强复合材料身管瞬态热弹性耦合分析

采用金属内衬外部缠绕纤维增强复合材料,可减轻纯金属身管重量,提高身管刚度.为分析复合材料身管高温火药燃气热冲击作用影响,采用有限元数值方法,考虑温度场和应力场相互影响,进行结构热弹性直接耦合计算,得到了复合材料身管二维瞬态温度场和应力场.结果显示,由于复合材料的各向异性及与金属导热性能的差异,连续射击时的复合材料身管内应力规律很复杂,热应力影响相当重要,不可忽略,研究结果论证了复合材料身管的设计方案的可行性,为实弹射击实验提供了理论计算依据.     

材料组分含量对火炮复合材料身管残余应力的影响

本文建立了计算含金属内衬的复合材料身管加工过程中产生的热残余应力和应变的模型,给出纤维和树脂的体积含量对残余应力影响的模型,编制了计算复合材料身管的残余应力的程序,分别计算了多种纤维树脂比例下复合材料身管中的热残余应力。通过调节纤维和树脂的含量可使得复合材料身管中的残余应力达到较优值。     

碳纤维复合材料迫击炮身管结构设计与缠绕工艺研究

纤维增强复合材料具有比刚度高、比强度大的轻量化优势,以及可设计性强、耐腐蚀性优、抗疲劳性好等显著特点,可作为武器装备轻量化设计的绝佳选材。在对迫击炮身管进行受力分析的基础上,提出了采用金属内衬外加碳纤维复合材料增强层的迫击炮复合身管双层结构,介绍了用于迫击炮复合身管加工的缠绕设备和缠绕工艺,基于实验结果,综合分析了碳纤维材料的选择、铺层顺序、纤维缠绕张力等工艺对迫击炮复合身管承压性能的影响,可为火炮复合材料身管以及复合材料承载圆筒的结构设计与加工提供参考。     

接触热阻对复合材料身管热性能影响分析

采用金属内衬外部缠绕纤维增强复合材料,可减轻纯金属身管重量,提高身管刚度.为了详细分析复合材料身管分界面接触热阻对身管热性能影响,本文建立考虑复合材料身管分界面接触热阻效应的瞬态传热模型,运用有限差分法编制通用程序对接触热阻效应对复合材料身管热性能影响进行数值定量分析.结果表明,接触热阻对于复合材料身管的传热性能有较大影响,必须采取措施来减小接触热阻,这在复合材料身管的热性能设计中必须重点考虑.     

剪切地震波作用下埋地复合材料管的响应分析

采用有限元方法分析了玻璃纤维增强塑料夹砂管在地震载荷以及静态载荷共同作用下的响应。考虑了复合材料的各向异性,以及管土的相互作用,建立了埋地复合材料管的有限元模型;通过一系列载荷步施加静态载荷,并在土壤包裹体侧面施加准静态位移来等效由剪切地震波产生的最大自由场应变。基于上述模型,对比了不同材料在地震作用下的响应,并重点分析了管径、环刚度、埋深等因素对玻璃纤维增强塑料夹砂管地震响应的影响,为埋地复合材料管道的抗震设计提供了依据。     

基于模态叠加的复合材料烟囱风致振动响应分析

玻璃钢复合材料烟囱重量轻且具有良好的耐腐蚀性,它与钢外筒一起组成一种内外结合的新型复合材料烟囱结构,但在最新颁布的《烟囱设计规范》中没有涉及,目前没有该种结构的设计标准。由于钢外筒与玻璃钢内筒刚度的差异,造成计算与设计的困难。而风载是烟囱等高耸结构的主要载荷之一,其响应是结构设计的主要依据。建立了钢-玻璃钢内外筒结构的精细有限元模型,应用模态叠加法,针对这种新型烟囱在顺风向脉动风作用下的响应进行了分析,得到了烟囱结构的随机振动响应,为这种新型复合材料烟囱结构的抗风设计提出了有效的方法。     

复合材料泡沫夹心板在随机风荷作用下的动力响应分析

本文研究复合材料层板结构的风激随机振动响应问题.复合材料层板由玻璃纤维和树脂混合层以及泡沫层组成.从结构振动的瑞利商表达式出发,对结构的动力特性进行了分析.从结构风激随机振动响应在频域上的表达式出发,对复合材料层板在风荷激励下位移响应均方值和应力响应均方值进行了分析,并获得了若干有意义的结论.     

复合材料层合板非线性系统的随机响应分析

工程结构中,复合材料的几何参数往往具有随机性质,如何研究随机参数非线性系统的随机响应及统计特性,这对结构的可靠性设计和优化设计有着非常重要的意义。本文应用摄动法和随机中心差分法,建立了复合材料非线性系统的振动方程和计算模型,研究了复合材料层合板具有随机参数的非线性系统在确定性荷载下的随机响应,数值算例说明了本算法的正确性。     

铺层参数对复合材料叶片的振动特性影响研究

考虑复合材料的各向异性特征与铺层角度、厚度、顺序等因素,建立多层复合材料风扇叶片动力学模型。基于模态分析方法计算复合材料叶片自由振动的固有频率、振型,采用谐响应分析方法研究叶片的振动响应特性,利用Campbell图进行不同转速下的叶片固有特性分析。研究了复合材料大风扇叶片铺层参数对振动特性的影响,结果表明通过调整复合材料叶片的铺层厚度、角度、顺序,可以减少共振点并减小振幅,以达到减振的效果。     

复合材料古琴的动态弹性性能研究

选用比动态弹性模量这一动力学参数作为实验的研究指标来分析材料的动态响应,对不同铺层情况下的复合材料古琴面板和底板的比动态弹性模量进行测量,并与木质古琴的实验结果作比较。结果表明,特定铺层情况下的复合材料古琴与木质古琴的动态响应相近,证明了复合材料作为替代材料制作古琴的可行性,为进一步了解复合材料声学特性提供了依据。     

双金属材料及其在螺杆、料筒中的应用

双金属材料是在普通钢材(或者低合金钢)表面上复合一层耐磨合金而得到的材料，具有优良的耐磨性和耐腐蚀性，是制造塑料成型设备螺杆、料简的一种十分优良的材料。通过国内外众多实例的对比，描述了双金属材料螺杆、料简较之氮化钢螺杆、料筒的明显优势，并以实际案例说明了双金属材料在螺杆、料筒的修复中，同时具有修复成本低、使用效果好的优点。     

钢外筒-FRP内筒复合材料烟囱在地震作用下的响应分析

用FRP内筒与钢外筒一起组成套筒式新型复合材料烟囱结构。然而,玻璃钢复合材料烟囱结构的分析较为罕见,目前还没有相应的设计规范,其设计和计算较为困难。结合ANSYS有限元分析软件应用振型分解反应谱法研究钢外筒-FRP内筒复合材料烟囱结构在地震作用下的动力特性和地震响应,应用Tsai-Wu强度比理论对其进行了校核,并与相同结构尺寸的钢烟囱在相同地震作用下的响应结果进行了对比分析,探讨该新型烟囱结构的优势与可行性,为其抗震设计提供可靠的参考。     

三维正交机织复合材料弹道冲击实验及破坏模式

本文用钢芯弹对三维机织复合材料作弹道冲击测试。得到了弹体的入射速度和剩余速度,比较了常见几种材料的弹道性能评价参数的差异,并考察侵彻破坏模式和靶体最后的损伤破坏形态。在300-800m/s冲击速度范围下观测了材料的冲击破坏形态,发现机织复合材料受弹面和子弹出射面破坏形态不一样,受弹面主要是以纤维的压缩、剪切破坏以及基体开裂为主,出射面以纤维的拉伸、厚度方向的纱线断裂为主要破坏模式。通过对破坏模式和形态的分析,可以帮助建立更加准确的破坏准则,从而在设计抗弹材料时起到一定的作用。     

玻璃钢蜂窝夹层复合材料抗爆性能研究

介绍玻璃钢蜂窝夹层复合材料的结构与特点,研究了玻璃钢蜂窝夹层复合材料的动,静态力学性能,并根据材料测试结果研究了由其制作的浅埋抗爆结构的抗焊性能,分析了实验现象的结果。玻璃钢蜂窝夹层结构复合材料具有良好的动,静态力学性能,是制作浅埋抗爆结构的理想材料。     

太阳盐/钢渣定型复合相变储热材料的制备与性能研究

全球范围内的能源短缺和环境污染问题迫使人们积极开发可再生新能源。储热技术是解决新能源不稳定性问题的关键技术。相变材料是重要的储热介质之一。熔盐相变材料因其储热密度高,可操作温度范围广的优势,成为储热材料领域研究的热点。为解决熔盐液相易泄漏、低导热和高成本的问题,选择钢渣为基体材料,制备了太阳盐/钢渣定型复合相变储热材料,并通过扫描电子显微镜(SEM),热重–差示扫描量热法(TG–DSC),闪射法导热仪(LFA)和X射线衍射仪(XRD)对复合材料的微观结构、热性能和化学相容性进行了测试与表征。结果表明,钢渣与熔盐质量比5:5的复合材料定型效果最优。复合材料结构紧密;钢渣与熔盐化学相容性良好;复合材料潜热为64.0 kJ/kg,100~500℃内储热密度为945 kJ/kg,热导率高达2.23 W/(m?K)。太阳盐/钢渣复合相变储热材料不仅有利于储热技术的大规模应用,而且为钢铁工业废弃物回收利用提供了良好的参考,对节约资源、保护环境以及提高经济效益具有重要的意义。     

LDPE/不锈钢纤维电磁屏蔽材料的性能研究

以不锈钢纤维作为导电填料，添加到低密度聚乙烯（LDPE）中，制备了一种电磁屏蔽材料。分析了不锈钢纤维的加入对复合材料电磁性能、导电性能和力学性能的影响。结果表明，LDPE/不锈钢纤维复合材料的电磁屏蔽效能与不锈钢纤维的长径比成正比，添加了长径比大的不锈钢纤维的LDPE的导电性能更佳。随着不锈钢纤维用量的增加，LDPE／不锈钢纤维复合材料的拉伸强度和断裂伸长率都有较大幅度的下降。     

高分子阻尼减振性能的表征

为了更真实地表征高分子材料的阻尼减振性能,定义了阻尼减振参数Z.制备了不同填料含量的聚氨酯阻尼材料,利用传统的动态黏弹仪测试了它们的动态力学性能,同时也用所定义的参数Z表征了材料的阻尼减振性能。将所制备的阻尼材料敷设到钢板上,制备得到了自由阻尼层结构。利用动态信号采集与分析系统对结构的阻尼减振性能进行了测试,并由此得到了材料真实的阻尼减振性能。实验结果表明,参数Z可以更加真实地反映材料的阻尼减振性能。阻尼材料的阻尼减振性能和材料的损耗因子和弹性模量密切相关。     

高阻尼性涂层用环氧-丙烯酸酯复合乳液的合成

采用分步乳液聚合法合成了一种具有核-壳结构的环氧-丙烯酸酯复合乳液,通过核层和壳层之间的化学交联使涂膜具有较高的阻尼性能。通过透射电镜观察到乳胶粒子呈均匀的核-壳球形结构,红外光谱（FTIR）结果表明复合乳液涂膜实现了环氧与丙烯酸树脂的交联反应。动态热机械分析（DMA）显示该乳液涂膜具有较高的损耗因子和较宽的阻尼温域,加热成膜的最大损耗因子（tan δ）达到2.12,明显高于传统阻尼涂料,在tan δ >0.3的阻尼温域为40℃,在金属阻尼涂层材料领域具有良好的应用潜能。