三维编织复合材料预制件表面图象计算机分析系统

介绍了三维编织复合材料预制件表面图像检测与纹理分析的 基本原理。该系统以CCD为传感器,与微型计算机连接,进行三维编织复合材料预制件表面 编织角的检测。本系统对改善三维编织复合材料预制件的加工工艺具有指导作用,同时也为 纺织复合材料新的性能指标建立提供了有利条件,为纺织复合材料在各个领域的广泛应用提 供理论基础。     

热氧老化对碳纤维织物增强聚合物基复合材料弯曲性能的影响

为了探索增强体结构对碳纤维增强聚合物基复合材料(CF-PMCs)热氧老化后弯曲性能的影响,对三维四向编织碳纤维/环氧复合材料(简称为三维编织复合材料)和层合平纹碳布/环氧复合材料(简称为层合复合材料)的热氧老化性能进行了研究。利用FTIR、老化失重、弯曲测试和SEM等手段分析了热氧老化前后的试样。结果表明:热氧老化导致基体树脂的氧化断链以及纤维/基体界面结合力的退化是两种复合材料弯曲强度和弯曲模量下降的原因,弯曲强度比弯曲模量更容易受热氧老化的影响。在相同的热氧老化条件下,层合复合材料的热氧老化失重大于三维编织复合材料的,而三维编织复合材料的弯曲强度和弯曲模量保留率均大于层合复合材料的。在140℃下老化1 200h后,层合复合材料的弯曲强度和弯曲模量保留率分别为74.7%和88.3%,而对应的三维编织复合材料的分别为79.4%和91.5%。因此,采用三维编织预制件作为CF-PMCs的增强体是一种有效的提高其热氧稳定性的方法。     

三维七向编织结构细观分析

根据三维编织的主要工艺, 系统地分析了三维七向编织物纱线的面内和空间运动规律。在此基础上,建立了能反映其基本结构的几何单胞模型, 并推导了编织参数之间的数学关系, 为进一步分析三维七向编织复合材料的力学性能奠定了基础。      

高速机构用夹芯复合材料横板模态试验分析

针对高速机构用结构复合材料的动态性能问题,以高速织机用夹芯结构复合材料横板和碳铝横板为研究对象,在自由约束状态下,利用模态试验方法,分别沿设定的x和y方向激振,对其进行测试研究。结果表明:沿x和y方向激振时,与碳铝横板相比,夹芯结构复合材料横板对应阶数的固有频率测得值普遍较高,且沿x方向激振时,横板的固有频率测得值与其长度有很大关系。     

制作复合材料的三维编织技术

本文研究制作复合材料的三维编织技术。     

基于FBG的三维编织复合材料制件状态健康监测研究

介绍了将FBG嵌入三维编织复合材料的方法,提出了三维编织复合材料状态健康监测方法,分析了材料在拉伸承载下的内部应变与FBG变化关系,提出了信号采集和处理方式。实验结果表明,FBG传感器具有优异的传感特性,复合材料的编织角对FBG的信号有一点影响,植入光纤对复合材料的力学性能影响不大。本课题的研究为先进智能复合材料的研发与应用提供了依据。     

基于单胞数字化模型的复合材料本构关系三维数值模拟

在渐进均匀化理论基础上, 建立了基于单胞数字化模型的复合材料宏观等效弹性性能的三维数值分析方法(DCB-FEA) 。该方法采用三维光栅化技术将三维单胞模型转化为三维光栅图形(数字化模型) , 并将光栅图形直接转化为三维有限元求解网格。产生的离散单元具有相同的几何尺寸和规则的形状, 单元刚度矩阵的数量将减少为单胞材料的个数。此外, 单胞数字化模型仅需记录每个离散单元的材料种类, 其他参数如单元节点编号、节点坐标等均可在求解过程中自动生成, 周期性边界条件也可以自动施加。随着分辨率的提高, 单胞数字化模型将产生更多数量的单元, 特别是对于三维单胞模型, 集成整体刚度矩阵时需要大量的计算机内存。采用基于Element-by-element 策略的预处理共轭梯度法( EBE- PCG) , 有限元方程的求解在单元级上进行, 避免了整体刚度矩阵的集成。通过对单向纤维增强复合材料的线弹性本构关系的数值模拟, 表明该方法可得到较为准确的复合材料等效模量。      

三维编织复合材料厚度在线测试系统

为解决玻璃纤维预制件的测厚问题，讨论了利用单片机对三维编织复合材料厚度进行检测的工作原理与结构，实验结果表明，测试结果准确。本系统是代替目前检测方法的理想系统。     

纱条不匀信号的数字处理

本文阐述纱条不匀信号数字处理的微型机系统,并对该系统的处理结果做了分析。试验结果表明,以数字信号处理技术为基础,应用计算机分析纱条不匀,不仅准确、可靠,而且效率高、功能强,便于进一步开发。在已有成果的基础上,将乌斯特仪检测器检测出的与纱条单位长度的重量成正比的电压信号,经过模数转换成数字信号并由微型机进行处理。计算出CV%值(或 U%值)和55个频道的波谱图,将其与乌斯特仪的结果相对比,相互完全吻合,证明数字处理是有效的。在此基础上进行了新的开发,计算出了更加精密的频谱图、多个点的长度变异曲线和离散率及频率分布图,为分析纱条不匀提供了更多的信息。这项工作不仅为分析纱条不匀提供了新的手段,而且为把数字处理技术应用于纺织检测技术,处理纺织上其他类似的随机信号和进行纺织工艺控制技术的研究奠定了基础。