结构-阻尼复合材料研究进展

航空航天飞行器的高速、轻质和多功能化的发展,精密电子仪器设备的应用及舒适性要求的提高,对传统结构材料的减重和降噪提出了巨大的挑战.近年来,随着纤维增强复合材料的在航空航天领域应用比重的迅速提升,开发兼具高力学性能和高振动阻尼性能的新型结构-阻尼多功能材料也成为研究的热点问题之一.本文在介绍结构-阻尼复合材料阻尼机理的基础上,综述了国内外关于结构阻尼复合材料主要研究内容及研究成果,并讨论了其今后的发展趋势,包括开发新的多功能阻尼插层材料、引入新的阻尼耗能机制、开发多层次结构模型和对阻尼性能和力学性能的多尺度模拟等.     

开口及边界条件对复合材料三分之一柱面壳压缩屈曲性能的影响

研究了完整、开口周边加强及开口加口盖3种型式的复合材料三分之一柱面壳的压缩屈曲性能,考查了3种典型复合材料柱面壳的轴压屈曲强度,分析了开口及口盖对柱面壳压缩稳定性的影响.结果表明:开口大大降低了柱面壳的轴压屈曲强度;口盖可以部分恢复其强度,但很难达到开口之前的水平.进行了开口加口盖经编织物铺层三分之一柱面壳轴向压缩试验,其轴压屈曲强度比用平面织物制造的相同结构的降低很多.为了探究其轴压屈曲强度比同类结构偏低很多的原因,进行了非均匀加载复合材料柱面壳模型有限元分析.结果表明:柱面壳边界不均匀加载会降低其承载能力,根据柱面壳刚度分布制定边界载荷可以提高其承载能力.     

层间韧化的碳纤维复合材料层压板的力学性能

研究了"离位"增韧的双马来酰亚胺复合材料层压板的Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性、层间微结构及其形貌变化、冲击分层损伤和冲击后压缩强度,以及典型面内、面外的基本力学性能.结果表明,通过热反应失稳分相、相反转和颗粒粗化等一系列过程,"离位"增韧在复合材料的层间形成了热塑性树脂/热固性树脂双连续的3-3相结构,这种结构大大提高了复合材料层压板的层间韧性、冲击损伤阻抗和损伤容限等性能.     

RTM用6818高温固化环氧树脂的固化工艺与耐热性研究

通过差示扫描量热分析(DSC)研究了自制树脂传递模塑(RTM)用6818高温环氧树脂体系的固化反应特性,采用外推法和红外光谱(FT-IR)确定了6818树脂体系的最佳固化工艺,通过动态热机械分析(DMA)对树脂体系的耐热性能进行了研究。研究结果表明,固化过程中树脂体系的各组分反应同步,反应放热峰达到252. 5℃;树脂体系的最佳固化工艺为130℃2h然后再180℃2h;树脂的玻璃化转变温度为232℃,树脂具有良好的耐高温性能,能在130℃的温度条件下长期使用。     

最大界面剪切应力的估算与芳纶复合材料界面粘结的表征

研究以估算的最大界面剪切应力，表征芳纶Ｋｅｖｌａｒ４９复合材料的界面粘结。依据Ｇｒｅｓｚｃｚｕｋ模型和单纤维拔出实验数据估算最大界面剪切应力，研究纤维表面处理和基体改性对界面粘结的影响。选用不同活性基团表面的芳纶Ｋｅｖｌａｒ４９和两种耐高温树脂基体组成强粘结界面体系的研究结果表明，实验数据与理论曲线拟合很好。     

PEK-C对酚醛树脂基复合材料性能的影响

本文研究了不同含量下热塑性树脂PEK-C增韧酚醛树脂复合材料的力学性能，对其微观结构和增韧机理进行了探索。     

硼酚醛改性BMI树脂的研究

在传统的4,4－双马来酰亚胺基二苯甲烷／二烯丙基双酚A体系中引入硼酚醛结构,以改善传统双马来酰亚胺（BM）树脂的燃烧性能,结果表明,在一定范围内随着硼酚醛结构含量的增加,明显提高了BMI体系在空气中的热分解温度,改善了BMI体系的燃烧性能,而原BMI体系的工艺性能及力学性能保不变。     

RTM用环氧3266树脂体系化学流变特性的研究

本研究在基本的黏度实验和DSC热分析实验的基础上,采用双阿累尼乌斯方程研究了RTM用环氧3266树脂体系的化学流变特性,建立了相应的化学流变模型,模型与实验结果具有良好的一致性.模型揭示了该树脂体系在不同工艺条件下的黏度变化规律,定量预报了该体系的低黏度工艺窗口平台,为合理制定RTM工艺参数保证产品质量和实现工艺参数的全局性优化提供了必要的科学依据.     

引发机制对复合材料波形梁吸能性能的影响及其破坏形貌分析

复合材料正弦波形梁作为复合材料结构2功能一体化的典型构件 , 在结构高强、 高刚和稳定的前提下 ,其压溃峰值应力和稳态损毁吸能行为是设计结构件的关键性能指标 , 而这两个指标与梁的引发机制密切相关。本文中设计了根部打孔削弱机制、 根部预埋倒角机制、 根部非对称梯度削弱和根部对称梯度削弱机制等 3 种不同引发机制 , 通过对正弦波形梁的静态压溃实验及对压溃梁的宏观和微观形貌分析 , 发现引发机制对正弦波形梁的失效引发和稳态损毁模式影响很大 , 根部预埋倒角正弦波形梁的失效引发和稳态损毁吸能效果最好。     

复合材料结构-功能一体化技术与吸能结构的研究

复合材料的结构一体化技术包括结构整体化和结构-功能一体化两个方面.复合材料吸能结构属于典型的结构-功能一体化结构.以复合材料管形件为基础,发现提高管形件轴向性能如增加编织结构的轴向纤维纱数,或调整预浸料复合材料铺层尽可能地平行于轴向,或提高复合材料层间韧性(即高CAI值)等,都有利于提高吸能效果.在整体化制造方面,研制和验证了织物复合材料正弦波梁的液态成型制造技术.