碳纤维连续抽油杆夹持技术

碳纤维连续抽油杆(简称碳纤维杆)具有质量轻、抗拉强度高和抗腐蚀性强等优点,用于深井、超深井和腐蚀性油井可大大降低能耗、提高采油效率,但是由于碳纤维杆的抗剪能力差、表面摩擦因数低,已有的碳纤维杆夹持系统提升力不足、伤杆断杆等问题突出,大大影响了碳纤维杆技术的推广应用。为了解决碳纤维杆的夹持难题,开展了碳纤维杆的基础性能评价、夹持摩擦副材料开发、表面结构及介质影响配套夹持系统试验等方面的研究工作。通过试验对比研究,优选了碳纤维杆的夹持摩擦副材料和夹持表面结构形式,提高了对碳纤维杆夹持的提升力和可靠性;结合碳纤维杆作业机注入头夹持系统非对称运动的特性,优化了夹持块的结构,并对夹持块切入角部位采用软合金材料,解决了碳纤维杆夹持时存在的错位夹持块弯折咬杆和注入头运转时的切入角磕碰伤杆问题。配套作业机注入头形成的碳纤维杆无损伤夹持技术,为碳纤维杆技术在油田的推广应用奠定了基础。     

基于蜻蜓翅脉结构的连续碳纤维增强树脂基复合材料仿生设计与增材制造

以具有轻质高强优异性能的蜻蜓翅脉结构为设计灵感，在分析翅脉网格结构抗冲击原理的基础上，设计了传统和仿生两类对比结构。采用熔融挤出3D打印机成功制备了具有不同结构的连续碳纤维增强聚乳酸复合材料试样，并对不同结构复合材料试样的拉伸性能和抗冲击性能进行了测试和对比分析。研究分析结果表明：由于拉伸力方向上的连续碳纤维含量相对较少，限制了仿生结构复合材料抗拉强度的提高，但仿生结构的平均抗拉强度为传统结构的1.18倍；当仿生结构复合材料试样受到冲击力时，其内部六边形结构的连接角度会发生变化，从而极大消耗冲击能量，同时具有六边形网格结构的连续碳纤维可以有效阻碍裂纹的扩展，因此仿生结构的平均冲击韧性可以达到传统结构的2.46倍；仿生蜻蜓翅脉结构可以显著提高增材制造复合材料的综合力学性能，且对于抗冲击性能的提高具体突出效果。连续碳纤维增强树脂基复合材料的有效可行的仿生蜻蜓翅脉结构设计和增材制造，可极大扩展其在高冲击载荷领域中的相应应用。     

碳纤维喷射混凝土硫酸盐冻损伤分析

为了研究碳纤维混凝土硫酸盐冻侵蚀损伤，以川藏铁路喷射纤维混凝土工程环境为依托进行室内盐冻试验，盐冻最低、最高温度设置为(-37.12、17℃)，(-32.12、12℃)，(-25.12、5℃)，(-20.12、0℃)，硫酸盐质量分数分别为5%、7.5%、10%，纤维体积分数分别为0、0.10%、0.20%、0.24%、0.30%。通过宏观强度试验结果和微观分析可知，随着硫酸盐浓度的增加，碳纤维混凝土损伤越严重。与普通混凝土相比，碳纤维混凝土能够有效阻止开裂，其中0.3%的体积分数为最佳掺量。通过微观分析，揭示碳纤维在混凝土结构内起到类似梁的作用机制，并据此建立损伤模型。     

舞蹈器械用碳纤维复合材料的制法和力学性能研究

碳纤维材料通过科学的设计与加工，可以制备各种类型的舞蹈用器械。对当前舞蹈器械加工领域常用的碳纤维替代品进行了分类总结，对舞蹈器械用碳纤维复合材料的常见加工方法，如缠绕成型技术、模压成型技术、RTM成型技术等的优劣势进行分析，重点探讨了舞蹈器械用碳纤维复合材料的力学性能，如拉伸模量、拉伸强度、弯曲强度等，认为碳纤维复合材料的力学性能优于传统材料的，碳纤维复合材料在舞蹈器械领域应用前景广阔。     

碳纤维增强塑料加固抗滑桩的阻断分析

针对抗滑桩自由段的荷载条件,分析了桩体在土体等效集中荷载、桩侧土体摩擦力和土体自重应力外载作用的内力分布特征,获得到了桩体剪力和弯矩的解析式。依据桩体复合裂纹的分布特征,还得到了拉剪应力条件下桩体结构的KI和KII应力强度因子解析式和裂纹张开位移COD计算式。现场实验和数值分析表明:碳纤维增强塑料(CFRP)对抗滑桩的裂纹扩展、大变形和塑性区分布具有明显的抑制作用,并进一步显示了在滑面位置需同时增强抗滑桩强度的重要性,进而验证了CFRP加固抗滑桩的实用性,拓宽了其应用范围。     

关于碳纤维加固技术在市政工程应用领域的研究

碳纤维加固技术的应用价值较强,在我国市政工程的维护与修缮工作中得到广泛应用,首先对该技术的主要特征进行介绍,并进一步分析该技术在使用中的常见问题以及防范措施。同时也对常规条件下,碳纤维加固技术的施工流程进行了介绍,从而使其在市政工程中的应用路径更加清晰。     

碳纤维复合材料在铁路机车转向架设计中的应用

碳纤维复合材料因具有密度低、耐腐蚀好等优点，得以广泛用于航空航天、轨道交通、汽车等领域。基于此，选取碳纤维复合材料为对象，在阐述碳纤维复合材料优点、特点及其在不同领域使用等内容基础上，通过体—壳混合单元创建相应的碳纤维复合材料转向架计算模型，对其超常、模拟运营载荷条件下静强度及疲劳强度进行评估，结果表明：使用T700碳纤维/环氧复合材料设计的转向架结构简单，其静强度、疲劳强度较好。     

碳纤维原丝含油率测试影响因素研究

利用改进的索氏提取回流法测量碳纤维原丝含油率.研究了溶剂回流温度、回流时间、环境湿度对测试结果的影响,结果表明:随着回流温度的提高,2小时内回流清洗效果不断增强,当回流温度大于54℃,次数大于12次,油剂清洗效果基本保持不变.可通过提高回流温度以提高单位时间内的回流次数,优化纤维含油率测试的准确性和测试效率.环境湿度对索氏提取测纤维含油率有显著影响:控制环境湿度在50～52％RH范围内,可将纤维吸潮质量变化控制在纤维质量的0.005％,油剂相对含量的0.2％～0.6％,可将测试稳定差值降低至≤0.05％,测试方法差值<0.1％,满足油剂测试工艺要求.回流时间≥2 h,回流温度≥54℃,测试环境湿度50～52％RH,索氏提取回流法油剂测试误差<0.05％.