基于轻量化目标的发射箱纤维增强材料铺层设计

目的以某型发射箱复合材料箱体为对象,探讨复合材料箱体的纤维增强材料铺层设计方法。方法以箱体质量为控制为目标,运用复合材料层合板力学理论结合有限元分析方法进行纤维增强材料铺层计算。结果将纤维的体积分数控制在43.6%,箱体玻璃纤维布铺层总数量为10层,可实现箱体的质量控制目标为(23±1)kg。结论获得的纤维增强材料铺层方式可有效保证箱体的质量一致性和尺寸控制要求。     

纤维混杂铺层对无伞空投箱抗冲击性的影响

目的 对无伞空投箱所用的碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维/环氧树脂体系纤维混杂铺层的复合材料层合板进行研究,以在低成本下提高实现效果。方法 复合材料层合板分为10层,采用层间混杂结构,通过改变混杂比、铺层角度及铺层顺序,设计148种铺层方案,利用ANSYS–APDL软件分析3种参数变量对层合板拉伸性能及抗弯性能的影响。结果 沿主要受力方向铺设纤维,碳纤维层在外侧、玻璃纤维层集中在中心,且玻璃纤维层体积分数为40%时,材料具有最高的性价比。结论 针对混杂纤维复合材料层合板,通过调整混杂比得出碳/玻璃混杂纤维复合材料性能较好,通过调整铺层角度得出纤维铺设角度越接近受力方向其性能效果越好,通过调整铺层顺序得出不同混杂比、铺层角度下的最佳性能结构。     

FeCrAl纤维混合毡的吸声性能

通过分散机将3种不同丝径的FeCrAl纤维均匀分散后,由铺毡机铺制出混合毡,将该单层混合毡制成一定厚度的多孔纤维吸声材料。测定结果表明,不同材质、同一丝径的两种纤维多孔材料,具有相似的吸声性能;利用混合毡所制成的纤维多孔材料具有与其它纤维多孔材料一样的吸声性能变化规律;无论怎么样改变单层材料的内部结构,其吸声性能均差于正梯度结构的吸声性能。     

复合材料层板铺层方式对超声检测结果的影响

对T700/6421炭纤维复合材料在RTM工艺下制作的不同铺层方式的试样,进行两种频率的脉冲反射法超声检测实验,研究纤维铺层方式对超声检测结果的影响,并得到以下结论:纤维铺层方式对声波在材料中传播的声速和衰减有一定影响,在进行缺陷深度定位和材质衰减测量时,应予以修正;纤维铺层方式对复合材料上下表面检测分辨率、层间分层缺陷的可检性和缺陷大小的评定没有明显影响。     

多向混杂纤维复合材料压缩及弯曲行为EI

本文采用工程上常用的铺层角，保持铺层角度序列不变，通过改变混杂结构对多向混杂复合材料的压缩、弯曲力学行为进行了实验分析研究。发现了多向混杂复合材料的弯曲混杂效应，提出了多向混杂纤维复合材料的弯曲混杂数的概念，为混杂纤维复合材料准确地进行选材和材料设计，为混杂复合材料更广泛运用提供了理论基础。     

基于纤维正交单元层合板面内零膨胀的模型优化分析

基于经典层合板理论,推导出纤维正交单元复合材料层合板面内两个方向热膨胀系数的计算表达式。从理论上分析了不同的纤维体积含量、环氧树脂种类对纤维增强复合材料层合板面内两个方向热膨胀系数的影响。分析结果表明,纤维正交单元层合板面内热膨胀系数与其铺层角度、铺层顺序、层数均无关;采用纤维方向有较大负热膨胀系数的纤维,并调节纤维的体积含量,可以得到面内近零膨胀的复合材料。     

基于数字图像技术的纤维织物面内渗透率表征

材料渗透率的表征受其结构空间离散性和求解方式准确性的严重影响。基于数字图像技术,评估了纤维织物渗透率的空间分布,并探讨了阶梯铺层对灌注工艺的影响。首先,从恒压单向注射实验的视频流中动态提取了流动前沿的流速分布和流动前沿角,通过织物渗透率与结构的关系仅一次实验便可求得纤维织物的面内局部渗透率分布;其次,利用正态分布函数拟合,建立了基于数字图像技术的纤维织物面内主方向渗透率张量的求解方法,并利用该方法研究了编织形式对渗透率的影响;最后,研究了阶梯铺层和恒定铺层对灌注过程的影响。结果表明:建立的基于数字图像技术的渗透率表征方法可以通过一次实验同时获取面内主方向上的渗透率及其空间离散型;在恒定铺层下缎纹织物渗透率随着纤维层数增大而增大,从厚铺层向薄铺层的灌注方式可以达到最优的灌注时间。      

真空导入模塑工艺中织物预成型体的可压缩性

采用真空加载方法研究了循环加载、织物形态、纤维种类、织物层数、铺层方式和混杂方式等参数对真空导入模塑工艺(VIMP)中纤维织物预成型体压缩行为的影响。结果表明: 预成型体纤维体积分数随着压缩循环加载次数的增加而逐渐增大, 但增幅呈现逐渐减小的趋势; 在相同的压缩载荷下, 预成型体的纤维体积分数随着织物层数的增加而增大, 但增幅很小, 对于VIMP制备复合材料构件基本可以忽略; 纤维预成型体在压缩载荷下的响应方式与织物形态、纤维种类、铺层方式和混杂方式等因素密切相关, 单向铺层比正交铺层更容易压缩而获得较高的纤维体积分数, 夹芯混杂比层间混杂方式更容易压缩。      

纤维金属层合板冲压成形性能研究现状

本文综述了纤维金属层合板(FMLs)在基本力学性能、单向拉伸、弯曲、拉深成形及半球胀形等方面的研究,旨在全面了解FMLs表面处理方式、组分材料厚度、成形工艺条件、模具结构参数、中间纤维铺层方向及铺层方式等因素对材料冲压成形性能的影响,为研发和制造新型轻量化FMLs车身构件进行合理的材料铺层设计、确定优化工艺方案提供依据.指出了建立相应FMLs材料性能预测模型、本构关系模型、成形极限理论、破裂失效判据的必要性和紧迫性.     

铺层混杂对复合材料层压板侵彻性能的影响

本文利用MTS和冲击侵彻测试装置，研究了由芳香族聚酰胺纤维、高强聚乙烯醇纤维制成的织物通过不同铺层方式与酚醛/PVB树脂复合的层压板的准静态和冲击侵彻性能。结果表明，芳香族聚酰胺织物层的加入能显著提高高强维纶织物树脂复合材料层压板的准静态侵彻刚度。随着芳纶混杂体积分数的提高，铺层混杂复合材料层压板的准静态侵彻阻力、穿孔能量（或单位面密度穿孔能量）将随之增加。从防护装具性能/重量比和性能/价格比的角度考虑，在芳香族聚酰胺与高强聚乙烯醇织物铺层混杂复合材料层压板中，高强聚乙烯醇纤维混杂体积分数可以确定为20%左右。