三维整体中空复合材料压缩性能的有限元分析

利用有限元软件ANSYS, 建立了三维整体中空复合材料结构模型, 进行压缩力学性能分析。利用该模型, 以芯材高度、 芯材密度和材料特性(弹性模量)为参数, 详细研究了其对材料压缩性能的影响, 并对其影响特征进行了分析和讨论。结果表明: 三维整体中空复合材料在受压状态下, 芯材与上下面板相接处应力最大, 最容易发生压缩破坏; 材料的压缩性能随着芯材密度、 材料弹性模量的增加而提高, 随着芯材高度的增加而下降。该研究结果可为整体中空复合材料的结构优化提供参考。      

组织结构对三维整体中空复合材料压缩性能的影响

为了研究整体中空复合材料的压缩性能,制作了满足要求的测试件.选取不同面板组织的整体中空复合材料进行侧压性能对比实验,对不同芯材结构的整体中空复合材料进行平压性能对比实验.借助ORIGIN软件对上述几类材料的压缩特性进行分析,研究了组织结构对材料压缩性能的影响.结果表明:面板组织为平纹的整体中空复合材料的压缩性能比经重平结构材料好；芯材结构为“细长X型”的整体中空复合材料压缩性能比“扁平X型”结构材料好.     

碳纤维铝蜂窝夹芯复合结构隔声性能研究

铝蜂窝夹芯复合结构在航空工业、高速列车及汽车车体中得到越来越多的应用,其隔声性能对车内及机舱噪声有重要影响。建立了碳纤维铝蜂窝夹芯复合结构有限单元模型,用有限单元法计算了结构在声载荷激励下的响应,并计算分析了复合结构的隔声性能,分析了碳纤维复合面板厚度、面板层数、铺设角度、铝蜂窝芯层的厚度、铝蜂窝壁厚对隔声性能的影响。研究结果表明,面板采用碳纤维复合结构时,在小于1 000 Hz的低频段,相同面板厚度的铝蜂窝复合结构隔声性能比全铝合金材料的铝蜂窝夹芯复合结构有所降低,而且在高频段会出现隔声量更低的隔声低谷;相较于铝合金面板,复合结构的面板采用碳纤维复合材料时,能够实现整体结构轻量化也提高复合结构的隔声性能;各层之间按相对90°铺设时复合结构隔声性能最好;随着面板厚度的增加复合结构隔声性能增加,面板层总厚度不变的情况下,单层面板或者过多的层数都会使复合结构隔声性能降低。     

V-型皱褶夹芯板与隔声性能实验

设计并制作了5个不同几何特征参数和构型的皱褶芯材夹层板试验件，采用混响室一消声室法进行了标准隔声试验。通过对比试验，分析了褶皱芯材夹层板的隔声性能的基本规律，给出了隔声性能与其特征参数及构型之间的基本关系。试验结果表明；复合材料皱褶芯材夹层板的隔声性能随高度和面密度的增加而提高；复合材料皱褶芯材夹层板的隔声性能不完全服从质量定律；重量相同时．板的构型对其隔声性能有很大影响；在低、高频段，双层芯材垂直叠放夹层板的隔声性能比单层芯材夹层板好。     

结构参数对树脂基纤维编织复合材料折叠夹芯结构力学性能的影响

折叠夹芯结构是一种新型的复合材料夹芯结构,其结构参数对力学性能有重要的影响。文中以碳纤维和Kevlar平纹编织预浸料为芯材原料,采用热压工艺,制备了复合材料折叠夹芯结构试样。通过压缩试验得到不同条件下折叠夹芯结构在静态压缩载荷作用下的力-位移变化曲线。构建了复合材料折叠夹芯结构有限元模型,对不同结构参数复合材料折叠夹芯的力学性能进行了数值模拟分析,并将模拟结果与实验结果进行对比验证了模型的可靠性。实验及数值模拟的分析结果表明,随着芯材厚度的增加,折叠夹芯层的压缩强度呈线性增加,其破坏形式由假塑性变形逐渐向脆性破坏转化;面板对夹芯层的约束作用能够极大地提高压缩模量和强度,而且上下面板对压缩性能曲线有着不同的影响;折叠夹芯单元的高度、长度、折叠夹角等参数对其力学性能具有不同程度的影响。     

复合芯材夹芯结构成型工艺研究

为了改善复合材料夹芯结构中芯材与面板界面结合强度,研制了一种新型夹芯结构,即复合材料柱/泡沫塑料复合芯材夹芯结构.该结构中用过渡层取代胶结层,使芯材和面板为一体,芯材由泡沫塑料和柱结构组成,其中柱结构是与面板同材质的纤维增强复合材料.通过该夹芯结构的芯材结构设计、加工工具的设计、加工工艺设计,使增强材料在法向上植入芯材中,并与上下面板的增强材料连通.由于在同一个工艺过程中固化成型,构成一个整体,没有界面,从根本上改善了面板与芯材之间粘接性能薄弱问题.试验结果表明,该结构具有较高的抗层间剪切、抗平压、抗剥离及抗疲劳性能.     

复合材料面板对筒型基座整体抑振机制影响规律研究

提出一种新型复合材料筒型基座结构形式，其面板采用夹芯结构设计；通过系统阻抗特性分析理论预测面板结构及材料参数对基座减振性能的影响规律；针对夹芯面板开展静/动力学特性试验；以振级落差为减振效果评价指标，通过激振试验研究了面板结构参数对基座抑振机制的影响规律。研究结果表明：在频段 ，夹芯面板刚度能有效控制基座减振性能，随着频率的增加，面板刚度抑振机制减弱，阻尼高频损耗抑振机制增强；夹芯面板芯材厚度的增加对基座高频抑振性能优于表层厚度增加；面板对基座减振耗能贡献高于环壁间阻尼芯材。     

整体中空复合材料预制件等离子体处理的效果表征

采用空气介质阻挡放电(DBD)常压等离子体对整体中空复合材料玻纤预制件的表面进行处理.利用FTIR-ATR、SEM、毛效实验表征处理后的预制件表层纤维及芯材纤维,并利用LRXPlus电子材料试验机测试整体中空复合材料的平压性能.结果表明,等离子体可通过预制件孔径渗透到织物芯材,表层纤维和芯材表面反应活性点增多;两者表面粗糙度均增加;纤维浸润性分别提高了20.9%和19.4%;整体中空复合材料的平压强度提高了28.79%.     

多层结构的玻璃纤维织物/环氧树脂复合材料的降噪性能评价EI

根据Kirchhoff-Mindlin理论要求,多层结构面板的隔声性能要考虑到复合结构中流体层和固体层之间的整个交互作用:复杂的声波传递过程中在固体和流体层之间多次反射和系统共振,通过对隔声性能与填充在两层面板之间物质密度的关系,以及对硬质物体的组合和空气层厚度的研究,来探讨评价隔声可变因素及对空腔共振约束的隔声低谷的影响.以玻璃纤维为增强材料,环氧树脂为基体,制备复合树脂板,并设计了多层复合结构,利用混响室-静音箱法对材料隔声性能进行了测试分析.研究表明:多层玻璃纤维织物增强环氧树脂复合材料呈一定的刚性,在各频率的隔声量随着复合材料厚度的增加而增加;声音传播过程中所产生的弯曲波对柔性材料隔声性能的影响远大于对刚性材料的影响.不同颗粒填充多层介质复合材料平均隔声量随材料面密度的增加而增加,与材料面密度的指数成良好的线性相关性.     

多层结构的玻璃纤维织物/环氧树脂复合材料的降噪性能评价

根据Kirchhoff-Mindlin理论要求,多层结构面板的隔声性能要考虑到复合结构中流体层和固体层之间的整个交互作用:复杂的声波传递过程中在固体和流体层之间多次反射和系统共振,通过对隔声性能与填充在两层面板之间物质密度的关系,以及对硬质物体的组合和空气层厚度的研究,来探讨评价隔声可变因素及对空腔共振约束的隔声低谷的影响.以玻璃纤维为增强材料,环氧树脂为基体,制备复合树脂板,并设计了多层复合结构,利用混响室-静音箱法对材料隔声性能进行了测试分析.研究表明:多层玻璃纤维织物增强环氧树脂复合材料呈一定的刚性,在各频率的隔声量随着复合材料厚度的增加而增加;声音传播过程中所产生的弯曲波对柔性材料隔声性能的影响远大于对刚性材料的影响.不同颗粒填充多层介质复合材料平均隔声量随材料面密度的增加而增加,与材料面密度的指数成良好的线性相关性.     

聚氯乙烯基隔声材料中填充炼钢炉渣粉

将炼钢炉渣粉填充到玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料中制备了一种隔声材料 , 并利用双声道分析仪 ,分析研究了面密度与复合材料隔声性能的关系 , 比较了填充炼钢炉渣粉前后复合材料隔声量的变化 ; 利用动态热力学分析仪、SEM、 万能材料试验机等对材料的动态力学性能、 结构形态、 力学性能等进行了测试。结果表明 :复合材料的隔声性能在中低频段 (500～1000 Hz) 随着面密度的增加而增加 , 在高频段 ( > 1000 Hz) 变化不明显; 炼钢炉渣粉填充到复合材料中提高了材料在中低频段 (500～1000 Hz) 的隔声性能 ; 炼钢炉渣粉的填充对聚氯乙烯隔声材料的阻尼性能和力学性能也有一定的影响。     

增强材料的排列形式对复合材料隔声性能影响的实验研究

为了探讨复合结构与隔声性能之间的关系 , 探索降低低频噪声的新途径 , 设计并制备了增强材料纵向排列和横向排列的玻璃纤维织物/聚氯乙烯复合材料 , 采用混响室2静音箱法对其隔声性能进行了测试分析。研究表明: 增强材料的排列形式对复合材料的隔声性能有明显的影响 , 复合材料的厚度超过 5 mm后 , 在相同厚度和面密度的条件下 , 纵向排列的玻璃纤维织物增强复合材料比横向排列的玻璃纤维织物增强复合材料对低频和低2中频的隔声性能好 ; 且随着复合材料厚度的增加其差异增大。因此 , 可以通过改变增强材料的排列形式来改善复合材料对低频和低2中频噪声的隔声性能。      

漂珠填充聚氯乙烯基复合材料的隔声性能

常压浇注制备了不同面密度(厚度)未填充和填充有漂珠(CFA)的玻璃纤维织物/聚氯乙烯(GF/PVC)复合材料。对比研究了两种复合材料的刚柔性、阻尼性和隔声性能。结果表明,在相近面密度条件下,CFA/GF/PVC复合材料的刚度、常温以上阻尼性、平均隔声量和高低频段(100 Hz~630 Hz和1250 Hz~8000 Hz)下的隔声量较GF/PVC复合材料均有所提高。两种复合材料的刚度、隔声量均随着面密度的增加而增加,其中隔声量在低频段增速最快,中频段次之,高频段最慢。     

尼龙纤维增强纺织废胶吸声复合材料的性能

为了提高纺织废胶粉(TWRP)的回收利用的价值,首先,利用TWRP和单孔中空尼龙纤维(NF)制备了一系列NF/TWRP吸声复合材料。然后,通过动态热机械分析仪(DMA)、扫描电镜(SEM)、吸声仪及电子织物拉伸仪等仪器对复合材料的性能和微观结构进行了测试及分析。结果表明:NF的加入导致复合材料的阻尼损耗因子峰值及峰值对应的玻璃化转变温度下降;随NF含量的增加,阻尼损耗因子的峰值继续下降,而玻璃化转变温度变化不大。NF构成的中空纤维网络结构赋予了复合材料吸声性能,复合材料的刚强性得到了明显改善;NF含量越高,纤维网络结构越完善,复合材料的吸声性能就越高;复合材料的应力越大,应变越小。当NF含量为50wt%时,1mm厚的NF/TWRP复合材料在2 500 Hz下的吸声系数高达0.476;当NF含量从10wt%增加到50wt%时,NF/TWRP复合材料的应力从112.1 MPa增大到161.6 MPa,而对应的应变从136.6%变化到13.2%。所得结论为使用TWRP进行功能化开发吸声材料提供了理论基础。     

Enhanced sound insulation and mechanical properties of LDPE/mica composites through multilayered distribution and orientation of the mica

In this work, the composites with multilayered distribution of the mica were fabricated by a multilayer coextrusion technique. The influence of layer number on sound insulation and mechanical properties of multilayered composites was investigated. The distribution, dispersion and orientation of mica particulates in composites were characterized by PLM and SEM. The sound insulation property of composites was measured by four microphone impedance tube. PLM and SEM images showed that the mica was distributed as the multilayered structure along the thickness direction of the composites. With the increase of layer number, more mica aggregates delaminated into thin flakes and aligned parallel to the flow direction. Compared to the conventional composites, the multilayered composites showed the enhanced sound insulation efficiency and mechanical properties. The discontinuity of sound impedance and the improved stiffness were considered to play a crucial role in the improvement of sound transmission loss.     

嵌入式共固化复合材料阻尼结构隔声性能实验研究

本文使用丁基橡胶作为粘弹性阻尼材料的主要原料,并使用模压法将该阻尼材料制成薄膜,再与环氧树脂玻璃布预浸料按固化曲线制得嵌入式共固化复合材料阻尼结构试件。然后使用驻波管法研究其隔声性能。试验结果表明：嵌入较薄阻尼层会在几乎不改变构件刚度的情况下增大试件的阻尼,提高试件低频隔声性能。而嵌入阻尼层较厚时,隔声量对构件阻尼层厚度的变化已不再敏感,主要由于刚度的提高,使得试件的隔声性能有所提高。所以,试图通过提高嵌入式共固化复合材料阻尼层的厚度来增大隔声量是不合适的。     

氧化石墨烯/丁腈橡胶-聚氯乙烯复合材料的隔声性能

为了制备一种轻质隔声复合材料,以氧化石墨烯(GO)为隔声填料,通过熔融共混法制备了GO/丁腈橡胶-聚氯乙烯(GO/NBR-PVC)复合材料。采用SEM、XRD、DMA和万能材料试验机等对GO/NBR-PVC的结构形态、弹性模量和力学性能等进行测试;利用四通道阻抗管系统对隔声性能进行测试。结果表明,GO在NBRPVC基体中分散均匀;GO/NBR-PVC的拉伸强度、弹性模量和阻尼性能明显增大。隔声测试结果表明:GO的添加可以提高GO/NBR-PVC的隔声性能,尤其在低频段。当GO的质量分数分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%时,复合材料面密度几乎不变,隔声指数分别提高了0.8dB、1.1dB、1.5dB、1.2dB;而添加质量分数为30%的重质金属(HM)时,HM/NBR-PVC面密度明显提高,而隔声指数只提高了0.6dB。     

Soundproofing effect of polypropylene/inorganic particle composites

Two inorganic particle-filled polypropylene (PP) composites including PP/hollow glass bead (HGB) composite and PP/nanometer calcium carbonate (nano-CaCO₃) composite were prepared by means of a twin-screw extruder in the present paper. The transmission loss was measured, to identify the effects of sound frequency and the filler content on the sound insulation properties of these filled systems. The results showed that the sound insulation effect of the PP/nano-CaCO₃ obeyed roughly the law of mass, the transmission loss of the two composites increased nonlinearly with an increase of the filler volume fraction, and the value of the transmission loss for the PP/HGB system was higher than that of the PP/nano-CaCO₃ system under the same level of sound frequency. The transmission loss increased roughly with an increase of sound frequency for the two composites except to individual sound frequency. The mechanisms of the sound insulation of these composites were discussed.     

七孔涤纶纤维对CPE-AO2246微观结构和性能的影响

利用氯化聚乙烯(CPE)、 2, 2-亚甲基-双( 4-甲基-6-叔丁基苯酚) (AO2246)和三维卷曲七孔中空涤纶纤维(SHPF)制备了一系列的SHPF/CPE-AO2246三元复合材料。通过DMA、 SEM、 SW230吸声仪以及HD026NE电子织物强力仪等对复合材料的微观结构和性能进行了测试及分析。结果表明, 加入的SHPF纤维充当了结晶诱导作用, 在复合材料中产生了大量AO2246的包覆式结晶, 从而加速了网络结构的形成; 含有20%质量比(以CPE和AO2246总质量为基)纤维的SHPF/CPE-AO2246复合材料的最大储能模量是未加纤维的3倍多, 由于复合材料的储能模量增幅较大而使其损耗因子下降较快, 但材料损耗模量-温度曲线下的面积(LA)随纤维含量增加而增大, 说明材料的阻尼耗能能力并未下降; SHPF纤维的加入使材料的力学性能获得了较大的改善, 中空网络结构的形成赋予三元复合材料吸声性能。