真空辅助树脂灌注工艺成型泡沫夹芯结构工艺设计与控制

采用无屈曲织物(NCF)、 CYCOM^® 890 RTM树脂体系和聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫以及真空辅助树脂灌注成型工艺(VARI)成型泡沫夹芯复合材料平板, 结合力学性能测试和微观结构分析等手段研究了成型过程中抽胶对夹芯板界面质量以及纤维体积分数的影响, 分析产生的缺陷类型及原因, 优化了工艺参数。结果表明: 抽胶有利于提高泡沫夹芯板的纤维体积分数和力学性能, 在100～120 ℃温度范围内进行30 min的抽胶, 工艺稳定, 层间剪切强度和弯曲强度显著提高。     

真空导入模塑工艺纤维预成型体弹性回复效应的实验研究

通过监测真空导入模塑工艺(Vacuum infusion molding process,VIMP)树脂面内渗流和面外(Z向)渗流时纤维预成型体的厚度和纤维体积分数变化,考察纤维预成型体的弹性回复效应规律,揭示弹性回复效应对复合材料力学性能的影响规律。结果表明,面内渗流时首先出现弹性滞后现象,随后在弹性回复效应作用下厚度迅速增大并出现一个峰值,然后进入再平衡过程,再平衡过程削弱了预成型体各处厚度的差异。面内渗流时注胶口处厚度增幅较大,真空口处厚度增幅较小,厚度的增加降低了纤维的体积分数。采用面内渗流注胶方式制备的层合板,在注胶口处其纵向拉伸强度和拉伸模量较小,在真空口处其值较大。Z向渗流弹性回复效应曲线出现滞后平台和滞后斜台,且弹性回复对厚度的影响较面内渗流时大得多。     

VARI工艺成型纤维增强树脂复合材料层合板厚度和纤维体积分数的影响因素

分析了影响真空辅助成型技术（VARI）工艺成型复合材料的纤维体积分数和厚度均匀性的关键因素,即VARI成型工艺的树脂流动控制形式、纤维预制体状态、织物状态、树脂黏度,通过试验分析了各因素对VARI成型复合材料厚度和纤维体积分数的影响。试验结果表明,采用HFVI（high fiber-volume vacuum infusion）工艺、BA9914树脂及真空处理后的U3160单向机织物成型的纤维增强树脂复合材料层合板,其纤维体积分数和厚度均匀性能够接近预浸料/热压罐成型的复合材料制件的水平。     

复合材料螺旋桨RTM成型工艺研究

为开展复合材料螺旋桨成型工艺的研究,分析了不同成型工艺的特点,提出采用树脂传递模塑成型技术(RTM)制作螺旋桨模型,制订了模具制备方案、纤维剪裁和铺层实施方案以及RTM工艺流程,制作了螺旋桨模型,并提出了工艺改进方案,进而开展了螺旋桨模型的强度试验.强度试验结果显示:随着载荷的增加,各测点处的应变值均呈线性增长,当加载到8 k N时各测点应变均在弹性范围内,桨叶未发生破坏.研究表明:采用本文制定的模具制备方案,特别是针对桨叶纤维布剪裁、铺层的难题提出的适合复杂型线纤维布剪裁和铺层的实施方案,用于成型夹芯复合材料螺旋桨模型可以满足预期强度要求,验证了本文工艺的可行性.     

RTM成型复合材料T型接头工艺参数优化与力学性能实验研究

对树脂传递模塑(RTM)成型的复合材料T型接头进行了工艺参数优化、制备及力学性能实验研究。应用流动模拟软件,对RTM成型的复合材料T型接头进行了基体流动数值模拟,确定模具最佳注射方式和出胶口位置,并优化了影响树脂充模时间的工艺参数,显著提高了RTM接头的工艺性能。根据优化工艺参数结果,制备了RTM成型的复合材料T型接头试样,并进行了拉伸和压缩试验,分析了其破坏机制。根据拉伸和压缩试验现象和结果,发现RTM成型的复合材料T型接头拉伸破坏模式主要为富树脂三角区的树脂与纤维布界面分层,其拉伸破坏主要取决于树脂基体抗剥离分层的拉伸强度;压缩破坏模式为底板中央部位的弯曲分层与折断,其压缩破坏由接头底板中的纤维布抗拉强度决定;T型接头的压缩破坏强度高于拉伸破坏强度。     

硅橡胶气囊辅助RTM工艺成型复合材料裙段研究

VARTM工艺成型的固体火箭发动机壳体复合材料连接裙段构件纤维体积含量较低,复合材料力学性能不佳.本文分别采用VARTM和硅橡胶气囊辅助RTM工艺来成型此裙段构件,进行了玻璃钢件的制备与考核.研究结果表明,硅橡胶气囊辅助RTM工艺成型的裙段性能较VARTM工艺成型的裙段有明显的提高,复合材料纤维体积含量达到了61%,拉伸强度和和弯曲强度分别比VARTM工艺制备的同种复合材料提高了29%和27%,成型裙段构件的整体轴压承载性能也相应地提高了30%以上.     

真空辅助成型工艺中预成型体的厚度变化与过流控制

采用无接触式电涡流位移传感系统, 对真空辅助成型工艺中预成型体的厚度变化进行了实时监测。揭示了该成型工艺过程中预成型体的厚度变化规律, 并考察了树脂过流控制时间对制件厚度与纤维体积含量的影响。结果表明, 在整个工艺过程中预成型体的厚度变化可分为三个阶段: 在树脂浸入后, 预成型体厚度迅速增加; 在树脂过流控制阶段, 预成型体厚度变化较小且保持在较高水平; 在树脂管关闭后, 预成型体厚度迅速下降并逐渐趋于稳定。制件厚度与树脂过流控制时间的变化关系类似于正弦曲线, 在树脂过流控制时间约为10 min时, 纤维体积分数最低, 较无过流控制降低1.7%; 在树脂过流控制时间约为40 min时, 纤维体积分数最高, 较无过流控制提高1.6%。     

气囊辅助RTM工艺成型导弹舱段构件

导弹舱段构件尺寸较大且内部结构复杂, 无法通过传统树脂传递模塑 (Resin transfer molding, RTM)工艺一次整体成型。本文中利用气囊辅助RTM工艺成功整体成型了导弹舱段, 该工艺无需金属芯模, 模具轻便,充压气囊对构件压实效果显著。研究结果表明, 气囊辅助RTM工艺成型的舱段性能较传统RTM工艺成型的舱段有明显提高, 试样纤维体积分数达到了61% , 拉伸强度和弯曲强度分别比传统RTM工艺制备的同种试样提高了25%和26%, 舱段构件的整体极限轴压载荷与极限弯曲载荷分别达到指标值的130%和132%。      

亚麻落麻纤维/聚乳酸基完全可降解复合材料的成型工艺

以亚麻落麻纤维、 聚乳酸纤维为原料 , 采用非织造加工方法制作预成型件后 , 采用模压工艺将预成型件制成亚麻落麻纤维/聚乳酸基完全可降解复合材料。分别研究了预成型件制作工艺中梳理次数、 增强纤维体积分数及模压成型工艺中模压温度对复合材料拉伸性能的影响 , 并采用扫描电镜 ( SEM) 研究了复合材料的拉伸断裂形貌和界面结合状况。结果表明 : 纤维体积分数为 391 6 %、 模压温度为 190 ℃时材料具有最好的拉伸性能 ;随着梳理次数的增多 , 其拉伸强度先升高后下降 , 梳理 2次时其力学性能最优。材料的拉伸断口形貌表明 , 聚乳酸基材料为脆性断裂 , 增强纤维与树脂基体之间的界面结合有待进一步改善。      

基于纳米压痕法的民机复合材料胶接维修界面微区力学性能研究

胶接维修是民机碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)结构的重要维修方式,而胶接界面微观结构及微区力学性能几乎决定了胶接维修效果及耐久性。以共固化胶接维修试样为基础,以维修试样的界面微区为研究对象,采用扫描电镜(SEM)对界面微区形貌进行分析;采用纳米压痕仪对界面微区的微观力学性能进行测试,主要表征界面微区不同位置的微观硬度、模量及加载-卸载曲线。研究结果表明,胶接维修界面存在过渡区域,其宽度约为2μm;维修母体与补片中纤维的微观力学性能并无太大差异;但由于固化成型工艺不同(母体为热压罐工艺,补片及胶膜为真空袋工艺),母体树脂的硬度与弹性模量略高于补片树脂。     

混凝土泵送性能的流变学表征及预测综述

自1933年美国首次使用泵送的方式输运混凝土以来,泵送已成为现代混凝土施工的主要方式。随着建筑高度的不断攀升,混凝土泵送技术难度越来越高。虽然我国采用混凝土泵送技术建设了大量的钢筋混凝土(超)高层建筑,但混凝土的成功泵送是基于耗时、耗财的盘管试验结果,而现行技术规范中的经验公式与现场实测值也完全不符,这表明混凝土泵送性能的理论研究严重滞后于应用技术。随着精细化工程管理及混凝土质量控制要求的提高,粗放的经验性方法及耗财的盘管试验已不能适应行业发展的新趋势,因此,为混凝土的泵送行为提供科学的理论基础是土木行业亟需解决的问题。流变学理论是研究混凝土泵送性能的有效工具,国外的研究者从泵管中混凝土的流动行为、润滑层性能与表征、泵送性能预测等方面展开了较为系统的研究工作,取得了良好的成果,但国内在流变理论与泵送技术方面的研究成果极少。研究表明,屈服应力不同的混凝土在管道中表现出不同的流动形态。基于混凝土及润滑层的流变参数建立的模型可准确预测水平直线管道中混凝土的泵送压力。虽然普遍认为润滑层是影响混凝土泵送性能的重要因素,但混凝土润滑层流变参数的表征方法较多,包括滑管仪、摩擦仪和等效砂浆法,研究者还开发出了不同的摩擦仪和测试程序来表征混凝土润滑层的流变性能。基于混凝土及润滑层的流变性能,研究者建立了混凝土在泵管中流动的数学模型,解析出了泵送压力-混凝土流变性能-泵送速率间的关系,为准确预测混凝土的泵送行为提供了科学工具。但不同混凝土及润滑层流变参数的测试结果存在一定差异,哪种方法更能真实反映混凝土在泵管中的流动行为仍是一个问题;并且对于弯管、软管及垂直管道中混凝土的泵送行为也缺乏研究。亟需开展相关理论与技术研究,推动流变学理论在泵送混凝土方面的应用。本文从混凝土在泵管中的流动行为、润滑层性能与表征、泵送性能预测等方面综述了国内外关于泵送混凝土的最新研究成果,分析了各种方法及理论的优缺点,以期为流变理论在混凝土泵送技术中的应用与研究提供参考。     

罗茨真空泵机组抽气速率分析

罗茨真空泵机组因配用前级泵不同和所处工作压力范围的差异，相应其抽气速率变化较大，设计中应根据具体工况条件及真空系统使用要求，力求使罗茨真空泵机组体现好的适用性和经济性。     

Radio frequency-induced polarization of ultra-cold neutrons or how to pump a two-level system

The well-known technique of optical pumping can be used to polarize a neutron beam in a transient way. In our experiment we demonstrate that an unpolarized beam of ultra-cold neutrons (UCN), interacting solely with a set of magnetic fields can become polarized without losing the “wrong” spin component.     

井结构参数对同井回灌地下水源热泵的影响

建立单一介质承压含水层中定流量同井回灌地下水源热泵地下水换热数学模型,并模拟分析含水层厚度、抽灌段滤管长度及其间距等井结构参数对同井回灌地下水源热泵地下水渗流和换热的影响。     

双光抽运^87Rb激射器的理论分析

应用密度矩阵理论,给出了适合不同偏振状态的双光抽运~(87)Rb激射器的密度矩阵方程及其解,分析了双光抽运~(87)Rb激射器的振荡性能,特别是激射器的振荡功率与光抽运率、振荡参数的关系,并将结果与传统的单光(谱灯)抽运的情况作了比较。     

喷嘴角度对水银扩散泵抽气性能影响的DSMC模拟研究

扩散泵由于其大抽速、连续稳态工作的优点,有望应用于未来聚变堆的偏滤器抽气系统中,以降低目前托卡马克装置中广泛采用的捕集式低温泵所带来的高氚存储量问题。由于氚相容性的限制,目前的商业油扩散泵无法直接应用于聚变堆中,水银将是理想的扩散泵工作介质。为了支持未来聚变堆偏滤器抽气系统的水银扩散泵设计,需要针对水银扩散泵开展设计优化研究。本文采用直接模拟蒙特卡洛方法,基于KT-150扩散泵结构,研究了喷嘴角度对水银扩散泵的抽气速度及水银返流率的影响。结果表明喷嘴角度为45°时能够达到最佳的抽气速度1.53m^3/s,同时返流率没有显著提升。     

太阳能真空集热管排气台的设计

本文介绍了太阳能真空集热管气台的设计要求与结构特点。     

HL-2A装置中性束注入器高抽速钛泵及其实验运行分析

针对中性束注入等离子体加热过程中的高真空条件要求,借助于国际合作方式,我们为HL-2A 装置中性束注入器设计了一种大吸附面积的高抽速钛泵系统.钛泵系统抽速设计值为30万L/s,由两台大泵和一台小泵组成,两台大钛泵分别置于注入器主真空室左右两侧,小钛泵置于注入器副真空室右侧.运行实验结果表明,钛泵完全满足HL-2A中性束注入实验的要求.本文主要介绍了钛泵的工程设计和实验运行结果,简要分析了HL-2A装置中性束加热系统高抽速钛泵的运行特点.