装配间隙对复合材料构件弯曲疲劳性能的影响研究

各向异性的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)制件固化后极易产生翘曲变形,装配连接时在贴合面处会产生装配间隙并对构件的力学性能产生影响。为探究不同装配间隙尺寸对CFRP构件弯曲疲劳性能的影响规律,以CFRP制件为试验对象,以电子万能试验机和SD100液压疲劳试验机为平台,通过对比含不同尺寸装配间隙的复合材料构件失效过程及疲劳寿命,揭示装配间隙尺寸对复合材料构件弯曲疲劳性能的影响规律。研究发现:装配间隙直接影响复合材料构件的受载失效过程,并导致构件疲劳性能下降;在一定间隙高度内增大间隙长度能够提高复合材料构件的疲劳寿命,间隙高度的增加对复合材料构件疲劳寿命的影响极大。     

间隙补偿对单螺栓连接层合板轴向刚度的影响研究

在螺栓连接装配过程中,被连接件的轴向刚度会直接影响夹紧力的形成,以及不同工况下夹紧力的保持与衰退,对装配结构的可靠性与稳定性影响显著。由于受复合材料层合板本身的材料性质和成型工艺方法的限制,在层合板构件螺栓连接中,较小的装配间隙难以避免,飞机装配中一般采用液体垫片对层合板构件之间较小的装配间隙进行补偿。首先,以复合材料层合板单螺栓连接为研究对象,考虑强迫装配(未实施间隙补偿工艺)与采用液体垫片实施间隙补偿两种情况,利用ABAQUS建立有限元模型;其次,设计了层合板单螺栓连接结合面有效接触尺寸测量实验,有限元模型计算结果与实验测量数据的吻合度较好;最后,根据建立的模型,研究了间隙补偿及不同液体垫片参数下,层合板轴向刚度的变化。有限元分析结果表明:相对于强迫装配,随着间隙的增大,液体垫片会愈加显著地提高层合板的轴向刚度;在工艺规范的使用厚度范围内,垫片厚度的增加对层合板轴向刚度的提高具有更加明显的促进作用,同时,使用高弹性模量的液体垫片更有益于提高层合板的轴向刚度;建议0.05 mm及以上的装配间隙必须实施间隙补偿工艺。     

树脂基碳纤维复合材料制孔缺陷及其钻削工艺研究

针对树脂基碳纤维复合材料制件制孔时存在的几何缺陷及其钻削时特有的缺陷等质量问题,根据树脂基碳纤维复合材料的特性,提出了在树脂基碳纤维复合材料制孔过程中应采用的工艺方法,并提供了合理的钻削工艺参数。实践证明,该工艺方法解决了树脂基碳纤维复合材料制孔这一加工难题,提高了加工效率,改善了飞机零部件的连接及装配质量.     

碳纤维增强聚苯硫醚复合材料界面性能的研究进展

碳纤维增强聚苯硫醚树脂复合材料因其良好的机械性能、阻燃性、耐化学腐蚀性,在电子信息、航天航空等领域的应用越发广泛。界面是影响复合材料性能的关键因素,为进一步提高复合材料性能以适应不同的构件和使用环境,碳纤维与聚苯硫醚的界面性能越来越受到重视。本文从成型工艺、碳纤维上浆剂和树脂改性三个方面总结了碳纤维增强聚苯硫醚复合材料界面性能的影响因素和研究进展。     

碳纤维增强树脂基复合材料的应用及展望

介绍了碳纤维增强树脂基复合材料的性能和成型工艺;详细阐述了碳纤维增强树脂基复合材料在航空航天、医疗、轨道交通、风电、休闲体育等领域的应用现状。碳纤维增强树脂基复合材料具有高强质轻、耐高温、耐疲劳等性能,在航空航天和轨道交通领域已从非承力构件扩展应用到主承力构件,在风电领域作为风机叶片的材料降低了风机负载,提高了风能利用率,在体育休闲领域用来制作渔杆、自行车、球拍、滑雪板等休闲体育器材,提高了国际体育比赛的竞争力;由于其X射线透过性强且与生物相容性好,在医疗器械领域用来制作人工器官和数字影像设备配套板材。指出我国碳纤维复合材料完整的产业链已基本形成,但在高品质和低成本化方面与国外仍存在一定差距。建议加强碳纤维基础性的应用研究,组建碳纤维领域专业人才的研发团队,提供专业装备的配套服务,拓宽碳纤维增强复合材料的应用领域。     

T700碳纤维增强树脂基复合材料的制备与性能研究

采用模压成型的方法制备T700碳纤维增强树脂基复合材料层合板,通过试验观测不同热压温度对复合材料组织性能以及弯曲性能的影响。发现热压温度为50℃时,复合材料弯曲性能最佳,弯曲强度最高为875 MPa,最大载荷为345 N。基体溶液的黏度及流动性受温度影响较大,热压温度较低,复合材料力学性能较差;但是过高的热压温度会提高其固化速率且会使基体被部分压出,从而降低复合材料的力学性能。     

加压时机对碳纤维增强改性双马树脂复合材料力学性能的影响

针对本实验中使用的改性双马树脂,采用DSC测试分析了树脂体系的固化工艺制度。通过树脂流变性能测试选取了100℃、110℃和120℃作为3个加压时机,研究了加压时机对改性双马树脂单向复合材料层板力学性能的影响。结果显示,随着加压温度的降低,单向复合材料的力学性能略有提高;不同力学性能对加压时机的敏感程度不同,本实验中相对于压缩性能、弯曲性能和层间剪切性能,拉伸性能对加压时机的变化更为敏感。研究结果对于进一步研究改性双马树脂的工艺特性及其碳纤维增强复合材料的力学性能提供了参考。     

混杂纤维增强复合材料梁挠度计算理论研究

本文针对目前土木工程中最新出现的混杂纤维树脂基复合材料梁,以3组不同碳纤维含量的混杂纤维拉挤型材薄壁梁构件作为研究对象,通过模型试验、有限元数值分析和理论分析进行对比。研究表明,与相同截面玻璃钢相比,上下翼缘采用碳纤维增强的混杂纤维拉挤型材抗弯刚度有明显提高,但是抗剪切变形能力提高有限。在进行混杂纤维树脂基复合材料梁的挠度计算时须采用考虑横向剪切变形对挠度影响的铁木辛柯梁理论。     

碳纤维复合材料湿热性能研究进展

对于碳纤维增强树脂基复合材料,湿热环境条件对其力学性能的影响非常明显,可导致其强度和刚度下降.在研究了国内外关于碳纤维增强树脂基复合材料湿热老化性能的基础上,从理论模型和试验方法两方面分析了复合材料吸湿模型和扩散机理,结合实际需求对国内外关于碳纤维复合材料湿热性能的试验方法和测试手段进行了评价,认为目前湿热加速老化性能的研究具有一定的局限性,并提出了研究思路.     

“口”字形碳纤维/铝复合材料的制备及力学性能

为实现汽车轻量化，提高汽车安全系数，以碳纤维、铝板为增强材料，环氧树脂为基体，采用真空导入成型工艺制备超混杂三维编织“口”字形碳纤维/铝复合材料，研究了所制备复合材料的弯曲和冲击性能，分析“口”字形编织及铝板对复合材料力学性能的影响。结果表明：采用“口”字形编织，解决了纯碳纤维树脂基复合材料韧性差的问题，在减轻质量的同时使得复合材料挠度增大，冲击强度提高16.64%；在编织时加入铝板，复合材料承受弯曲载荷提高26.02%，冲击强度在“口”字形编织的基础上再提高23.53%。     

树脂基体中热塑性树脂含量对碳纤维环氧复合材料压缩性能的影响

制备了国产CCF800H碳纤维增强环氧树脂基复合材料,通过调控环氧树脂中的热塑性树脂增韧剂含量,探索增韧剂含量对树脂浇注体拉伸弹性模量的影响规律,并进一步研究增韧剂含量对碳纤维增强环氧树脂基复合材料纵向压缩性能的影响。结果表明,随着树脂基体中增韧剂含量的升高,环氧树脂浇注体拉伸弹性模量降低,其对应碳纤维增强复合材料单向层合板泊松比升高。增韧剂含量对单向复合材料压缩模量的影响不明显,但复合材料纵向压缩强度会随着增韧剂含量的升高而降低。     

碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的研究现状

综述了国内碳纤维增强聚酰胺（PA6）、聚醚砜（PES）、聚碳酸酯（PC）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚砜酮（PPESK）,聚醚醚酮（PEEK）、热塑性聚酰亚胺（PI）等热塑性树脂基复合材料研究现状,对比了热固性树脂基复合材料与热塑性树脂基复合材料性能及成型工艺方面的差异,并对碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的成型方法,碳纤维...     

碳纤维增强树脂基复合材料性能的研究

以不同含量的二乙烯三胺(DETA)固化的环氧树脂为基体,制备了碳纤维增强树脂基复合材料。通过扫描电镜和红外光谱分析了T-300型碳纤维表面形貌和基团组成。通过拉伸实验、冲击实验对复合材料的力学性能进行了表征;通过紫外老化实验对复合材料的耐候性进行了表征;通过扫描电镜和热重分析对复合材料的断面形貌和耐热性进行了表征。结果表明:碳纤维增强树脂基复合材料具有良好的耐候性、力学性能、而且还具有质量轻、高比强度等一系列优异的性能。     

VARI工艺制备碳纤维/环氧树脂复合材料的耐腐蚀性能及断口形貌分析

研究了用真空辅助树脂灌注（VARI）成型工艺制备碳纤维复合材料的耐腐蚀性能，并对采用VARI工艺制备的碳纤维复合材料制件进行了断口形貌分析。结果表明：碳纤维树脂基复合材料的拉伸强度是395.93 MPa，弯曲强度是568.44 MPa，模拟海水中浸泡70天后拉伸性能和弯曲性能的保持率仍能保持在80%以上；腐蚀前环氧树脂与碳纤维编织布总体浸润充分，拉拔孔洞少，腐蚀后树脂对纤维包裹性变差，孔洞变多，但仍保持材料的大部分优良性能。     

碳纤维/聚苯并(噁)嗪复合材料的界面与力学性能的关系研究

本文采用含不同上胶剂的碳纤维与苯并(噁)嗪树脂复合,制备碳纤维/聚苯并(噁)嗪单向复合材料,研究了碳纤维表面上胶剂对于复合材料的层间剪切强度(ILSS)、弯曲性能、断口形貌及动态机械性能的影响.结果表明,含有环氧树脂上胶剂的碳纤维/苯并(噁)嗪树脂基复合材料(EPCF/PBZ)的ILSS和弯曲性能优于含非环氧类树脂上胶剂的碳纤维/苯并(噁)嗪树脂基复合材料(VECF/PBZ)和不含上胶剂的碳纤维/苯并(噁)嗪树脂基复合材料(USCF/PBZ).环氧树脂上胶剂改善了纤维与苯并(噁)嗪树脂的粘结性能,使复合材料的内耗峰峰高降低,能量损耗减小.电镜照片同样验证了这一结果.     

喷丸技术在碳纤维增强树脂基航空复合材料喷漆前处理领域的应用研究

介绍了一种基于喷丸技术的碳纤维增强树脂基航空复合材料喷漆前表面处理工艺。通过对不同条件下喷射处理试片的表面状态、理化性能以及微观结构等进行表征,确定了复合材料喷漆前处理的最佳喷射工艺参数。     

纤维增强树脂复合材料3D打印流场分析与仿真

以纤维增强树脂基复合材料为研究对象,该材料由碳纤维和聚乳酸高分子材料复合而成。利用ANSYS CFX软件模块,对复合材料的流体状态和压力场进行了数值仿真,探究了以熔融沉积(FDM) 3D打印工艺制备纤维增强复合材料的流动特性和打印机理。首先,结合纤维增强复合材料的流动和受力规律,建立了打印流道及复合材料的三维模型;其次,描述了用于数值仿真复合材料的参数,得到了纤维增强树脂复合材料熔融成型时内部流场状态和界面压力分布,并进行了分析讨论;最后,通过实验验证了3D打印用于纤维增强树脂复合材料成型制造的可行性。研究结果为纤维增强树脂基复合材料的3D打印应用提供了必要的仿真与实验基础。     

UHMWPE/CF混编三维编织复合材料的弯曲性能

为获得最佳的混编排列方式，基于三维四向编织结构，以碳纤维(CF)和超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维为增强体，以环氧树脂(EP)为基体，采用真空导入工艺设计制备了三维编织UHMWPE/CF/EP复合材料，并研究了不同混编排列方式预制件复合材料的弯曲性能。结果发现：韧性UHMWPE纤维的加入改变了非混杂碳纤维三维编织树脂基复合材料的弯曲破坏模式，破坏模式呈现为塑性破坏特征；基于CF和UHMWPE纤维数量之比为1∶1的情况下，采用逐块排列混编方式的复合材料的弯曲性能最佳，较之逐束排列混编方式的复合材料提高24.28%。     

缝合增强泡沫夹芯结构复合材料力学性能研究

采用机械缝合设备连续制备了"X"型构型缝合增强泡沫夹芯结构预成型体,并采用真空导入模塑工艺(VIMP)整体成型了缝合增强泡沫夹芯结构复合材料。实验研究了面板纤维布层数、面板纤维布穿透缝合层数、缝合角度、缝合针距及纱线股数对缝合增强泡沫夹芯结构复合材料弯曲性能和平压性能的影响规律。实验结果表明:与未缝合结构相比,缝合结构在质量未明显增加的情况下,弯曲性能和压缩性能得到了显著提高,其弯曲刚度最大提高了4.66倍,破坏载荷最大提高了13.8倍;压缩强度和压缩模量最大分别提高了26.2倍和15.2倍。     

复合材料拐角的抗冲击性能实验研究

由于树脂基复合材料层合板对冲击作用比较敏感,因此,在使用过程中受到低能冲击时,极易产生不可见损伤,造成复合材料在强度和刚度上的损失,严重威胁结构的安全使用性。本文借助四点弯曲实验分别对五种不同铺层的乙烯基树脂/玻纤复合材料拐角在不同能量冲击后的弯曲刚度衰减进行了测试,讨论了不同铺层和冲击能量对复合材料拐角抗冲性能的影响。研究结果表明,随着冲击能量的增加,冲击损伤越明显,剩余弯曲刚度越低,各种铺层冲击破坏面积与刚度下降呈现基本一致的趋势;相邻铺层的铺层角相差越小,复合材料拐角的弯曲刚度越大,冲击后弯曲刚度损耗越小,[45°/0°/-45°/90°]铺层的冲击后刚度损失率最低,正交铺层的试样组抗冲击性能最差。