嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能

使用正交实验法,研制出满足嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构制作工艺要求的黏弹性材料组分,提出使用刷涂工艺代替压片工艺制备黏弹性材料薄膜,并对两种工艺制备的碳纤维/双马来酰亚胺(T300/QY8911)复合材料试件进行层间剪切测试,获得了薄膜厚度与层间最大剪切应力的变化关系,实验数据表明:刷涂工艺能提高嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能10％以上,而且阻尼层越薄,提高幅度越大;失效表面证明:刷涂工艺所制得试件能在阻尼薄膜与复合材料界面间形成互穿网络结构.     

嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能

使用正交实验法, 研制出满足嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构制作工艺要求的黏弹性材料组分, 提出使用刷涂工艺代替压片工艺制备黏弹性材料薄膜, 并对两种工艺制备的碳纤维/双马来酰亚胺(T300/QY8911)复合材料试件进行层间剪切测试, 获得了薄膜厚度与层间最大剪切应力的变化关系, 实验数据表明: 刷涂工艺能提高嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构层间结合性能10%以上, 而且阻尼层越薄, 提高幅度越大; 失效表面证明: 刷涂工艺所制得试件能在阻尼薄膜与复合材料界面间形成互穿网络结构。     

嵌入式低温共固化高阻尼纤维/树脂基复合材料

通过正交试验新研制出一种可以与玻璃纤维/BA9913环氧树脂预浸料低温共固化的高阻尼黏弹性材料,提出使用四氢呋喃（THF）作为溶剂,将该高阻尼材料制成黏弹性材料溶液。采用双面刷涂工艺,将玻璃纤维/BA9913环氧树脂复合材料制成带阻尼薄膜的预浸料,按照设计的铺层根据热压罐固化工艺制成嵌入式低温共固化高阻尼复合材料试件。模态试验和层间剪切试验验证了本文所提出制作工艺和黏弹性材料组分的有效性,试件一阶模态损耗因子可达7.2%。为嵌入式低温共固化高阻尼复合材料的广泛使用奠定了基础。      

温湿效应下嵌入式共固化复合材料阻尼性能

将温湿环境实验与阻尼性能测试技术相结合,搭建了温湿环境中嵌入式共固化复合材料阻尼性能的实验测试平台,提出使用最小二乘技术求解相对阻尼系数的新方法,分别探讨了温度和湿热耦合参数对嵌入式共固化碳纤维/双马来酰亚胺复合材料阻尼系数的影响曲线。结果表明:嵌入式共固化复合材料的相对阻尼系数随温度的升高先增加再减小后增大;湿热耦合作用下相对阻尼系数随湿度和温度的提高而增大。为该新型复合材料阻尼结构的设计和全天候应用奠定了基础。      

黏弹阻尼层共固化复合材料不同温度下的阻尼性能

采用共固化工艺制备了以丁腈橡胶为黏弹性阻尼层的复合材料 , 应用动态机械分析仪(DMA)测定了该材料损耗因子的温度谱 , 并对不同温度环境下该材料的阻尼性能和阻尼机制进行了分析。结果表明 : 当温度处于阻尼层玻璃态和高弹态区时 , 共固化复合材料损耗因子较小且随温度变化不大 ; 当温度处于阻尼层黏流态区时 ,共固化复合材料的损耗因子迅速增加到最大值后变小 , 最大损耗因子为 19. 2 % , 约为未插入黏弹阻尼层复合材料的 13倍; 共固化过程中阻尼层损耗因子的减小 , 使共固化复合材料的阻尼性能降低 , 并在阻尼层的黏流态区其损耗因子明显小于预报结果 ; 界面阻尼的影响提高了共固化复合材料的阻尼性能 , 并在阻尼层的玻璃态区其损耗因子大于预报结果。      

嵌入式高温共固化复合材料阻尼结构动力学性能实验研究

提出一种新的刷涂工艺制作嵌入式高温共固化阻尼薄膜，直接将粘弹性材料溶于易挥发的有机溶剂中，刷涂在复合材料预浸料表面，然后按照T300/QY8911复合材料预浸料固化工艺曲线将其制成嵌入式高温共固化复合材料试件，并对刷涂工艺和压片工艺制作的嵌入式高温共固化复合材料试件进行模态分析实验，获得了这两种方法制备粘弹性阻尼薄膜厚度与低阶模态参数的变化关系，结果证明了刷涂工艺所制得试件具有较高阻尼性能，为轻质大阻尼复合材料构件的设计理论和制作工艺的进一步研究奠定了坚实的基础。     

嵌入式共固化复合材料阻尼结构吸湿处理后的层间结合性能

采用压片工艺和刷涂工艺制备了碳纤维/双马来酰亚胺(T300/QY8911)嵌入式共固化复合材料阻尼结构(ECCDS)试件。对T300/QY8911复合材料阻尼结构试件的吸湿特性进行了研究,获得了吸湿率与阻尼层厚度的关系;对两种工艺制备的复合材料吸湿处理后的层间结合性能进行了研究,分析了阻尼层厚度与层间最大剪切应力的关系。结果表明:含穿孔黏弹性阻尼层的ECCDS能明显提高吸湿处理后的层间结合性能,为ECCDS的理论设计和应用研究奠定了基础。     

嵌入式共固化复合材料阻尼结构隔声性能实验研究

本文使用丁基橡胶作为粘弹性阻尼材料的主要原料,并使用模压法将该阻尼材料制成薄膜,再与环氧树脂玻璃布预浸料按固化曲线制得嵌入式共固化复合材料阻尼结构试件。然后使用驻波管法研究其隔声性能。试验结果表明：嵌入较薄阻尼层会在几乎不改变构件刚度的情况下增大试件的阻尼,提高试件低频隔声性能。而嵌入阻尼层较厚时,隔声量对构件阻尼层厚度的变化已不再敏感,主要由于刚度的提高,使得试件的隔声性能有所提高。所以,试图通过提高嵌入式共固化复合材料阻尼层的厚度来增大隔声量是不合适的。     

共固化阻尼复合材料研究进展

文中综述了共固化阻尼复合材料结构近年来的研究成果,包括共固化阻尼复合材料结构的共固化工艺类型、黏弹性阻尼材料的选择范围,并对阻尼薄膜的制作工艺、阻尼薄膜的结构以及处理方式行了概括。此外,对环氧树脂基与双马树脂基共固化阻尼复合材料的实验方法、数值模拟及理论分析做了总结,最后对共固化阻尼复合材料结构存在的不足及未来的发展趋势进行了展望。提出未来应用中需要继续研究解决的问题,以上工作对于深入探索大阻尼高刚度复合材料构件具有一定的参考意义。     

穿孔纤维增强阻尼复合材料梁的振动分析

为了研究嵌入式共固化穿孔纤维增强阻尼复合材料梁在简支边界条件下的动力学性能，依据1阶剪切变形理论、Hamilton原理和Navier解形式，建立并求解了共固化穿孔阻尼复合材料梁的自由振动理论模型。制作穿孔阻尼复合材料梁试件并搭建试验平台，运用软件ANSYS数值模拟和软件MATLAB理论仿真分析方法验证了该理论模型和方法的有效性，并用验证的理论模型和方法分别研究了设计参数对嵌入式共固化穿孔纤维增强阻尼复合材料梁动力学性能的影响规律。该模型和方法对嵌入式共固化非连续阻尼复合材料结构的研究提供理论依据，为结构的设计与制造提供了参考。     

嵌入式共固化复合材料阻尼结构低速冲击性能的数值模拟

Abstract：Embedded and co-cured composite damping structure is a new damping processing structure, which can be widely used in high-tech fields such as aviation, aerospace, high-speed train, etc. Explicit dynamic analysis software LS-DYNA was used to simulate low velocity impact on embedded and co-cured composite damping structure panels. The simulation results are compared with the experimental data to illustrate the validity of modeling and calculation method. The result of simulation shows that the impact resistance of embedded and co-cured composite damping structure is much higher than composite structure without viscoelastic damping material.     

Damping characteristics of fabric and laminated Kevlar composites

A set of experimental tests on damping coefficient measurements for Kevlar fibre composite samples, both fabric and laminated, is presented. The damping coefficient values, which are independent of the composite Young's modulus value and of the type (fabric or laminate), are greater than typical values for carbon or glass fibre composites. This behaviour can be explained by realizing that in Kevlar composites the fibre behaves as a viscoelastic material and its damping coefficient is of the same order as that of the matrix. The prediction of the damping coefficients by an energy approach validates the experimental results.     

低温环境下高寒列车材料阻尼特性的试验

低温环境下,高速列车阻尼材料阻尼性能大大降低。为此,通过试验研究高寒列车现有四种阻尼材料温变、频变特性。测试温度包括常温、[-]10°C和[-]25°C,分析频率高达850 Hz。通过有限元方法计算无阻尼板件结构的模态频率和振型,并采用力锤敲击系统测试喷涂不同阻尼材料后的四种阻尼复合板件,得到结构模态频率、振型和阻尼比。结合仿真和试验实测振型结果,获得850 Hz内57阶模态阻尼比。对比四种阻尼复合板件结构在三种温度工况下的阻尼比变化规律。结果表明,现车用阻尼材料在常温和中频下具有较好的阻尼效果,随着温度的降低,其阻尼特性变差;而低温阻尼材料在温度达到[-]10°C时阻尼效果最佳;常温阻尼材料在常温条件下中频部分阻尼性能最好;当低温阻尼材料与常温阻尼材料混合使用时,阻尼性能表现为宽温域,宽频带和高阻尼。低温和常温混合阻尼材料更适合高寒列车在不同季节下的运行条件。相关实测数据为高寒列车阻尼材料选材提供依据;同时,试验方法也为阻尼材料性能测试提供参考。     

不同老化状态粘弹夹层结构的模态分析

Viscoelastic sandwich structure is widely used in sealing, vibration damping and noise reduction of mechanical equipment. However, viscoelastic material may appear aging phenomena in the process of long time storage, transportation and usage. The aging of viscoelastic material will result in the service performance degradation of viscoelastic sandwich structure, thus affect the performance and safe for use of whole mechanical equipment. Therefore, it is greatly required of the engineering practice to research the aging state recognition method of viscoelastic sandwich structure. In this paper, the experimental device of typical viscoelastic sandwich structure is designed. The hot oxygen accelerated aging experiment of viscoelastic material is accomplished, and the specimens with different aging degrees are obtained. The mechanical property test of viscoelastic material is implemented, and the performance indexes under different aging degrees are obtained. By the 3D modeling-importing-preprocessing method, the finite element model of viscoelastic sandwich structure is established. By importing the different parameters of viscoelastic material, the purpose of equivalent models with different aging states is reached. The finite element analysis of viscoelastic sandwich structure under different aging states is carried out, and the corresponding relations between aging state changes and natural frequency changes are built. Through impulse excitation experiment, the effectiveness of finite element model is verified. The research results show that the established finite element model of viscoelastic sandwich structure can reflect the structural aging state characteristics and its change, and can provide theoretical foundation and prior knowledge for the structural aging recognition.     

Multi-objective Optimization of Co-cured Composite Laminates with Embedded Viscoelastic Damping Layer

Presented herein is a methodology for the multi-objective optimization of damping and bending sti-ness of co-coured composite laminates with embedded viscoelastic damping layer.The embedded viscoelastic damping layer is perforated with a series of small holes,and the ratio of the perforation area to the total damping area is the design variable of the methodology.The multi-objective optimization is converted into a single-objective problem by an evaluation function which is a liner weigh sum of the two sub-...     

甲基乙烯基硅橡胶/丁基橡胶的阻尼性能与热稳定性研究

用共混-硫化法制备了甲基乙烯基硅橡胶/丁基橡胶(PMVS/IIR)复合材料,并采用拉伸测试和动态力学测试(DMA)、TG分析了材料的力学性能、阻尼性能和在空气中的热稳定性.结果表明,通过改变聚合物组分的配比和硫化剂的用量,可得到力学性能较好的复合材料.DMA测试表明,与硅橡胶相比,在以酚醛树脂作为硫化剂时,复合材料的阻尼温域从0℃拓宽到近150℃(-50～100 ℃),阻尼因子从0.12提高到0.69.所制备出的材料可作为阻尼材料使用.     

嵌入式共固化高阻尼电磁吸波复合材料

提出多层吸波预浸料层和吸波阻尼层相互嵌合的结构,研发了一种兼具优良电磁吸波性能、高阻尼性能以及其他优良静力学和动力学性能的嵌入式共固化高阻尼电磁吸波复合材料,探索其制备工艺,推导了这种结构的电磁反射损失的理论表达式,并根据理论计算表达式编写Matlab程序理论分析了该结构的吸波性能。电磁吸波的实验结果,验证了该分析结果的有效性。模态实验、自由衰减实验和层间剪切实验结果给出了模态参数、阻尼性能以及层间剪切性能与阻尼层电磁吸波材料含量的关系。结果表明：随着试件电磁吸波材料含量的提高试件的反射损失变小,电磁吸收频宽增大,模态固有频率降低,模态阻尼比增加,阻尼损耗因子增加,层间剪切应力增强。