碳纤维复合材料力学性能试样的加工研究

为提高碳纤维复合材料力学性能试样的加工质量和效率,降低加工成本,采用磨削加工工艺,并研发了相关装备.分析了所采用的磨削加工工艺原理,介绍了加工装备的结构,并给出了工艺路线、加工工具及加工参数.通过加工试验确认,与铣削加工相比,磨削加工碳纤维复合材料力学性能试样在加工精度、表面质量等方面均具有优势,一次性投入降低90％,...     

短切碳纤维C_(sf)含量对TiC基复合陶瓷刀具材料微观组织及力学性能的影响

金属烧结剂选择Ni和Co,增强相选择短切碳纤维C_(sf),采用真空热压烧结技术,在1500°C下制备了短切碳纤维C_(sf)含量不同的TiC基复合陶瓷刀具材料。研究了C_(sf)的含量对TiC基复合陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响,结果表明:加入C_(sf)后,复合陶瓷刀具材料断裂方式为穿晶断裂和沿晶断裂方式并存,在C_(sf)含量增加的过程中,TiC基复合陶瓷刀具材料的硬度逐步下降,抗弯强度和断裂韧度先变大后减小;当增加到2wt%C_(sf)时,获得了最佳的力学性能,硬度为14.32±0.16GPa,断裂韧度为8.70±0.15MPa·m~(1/2),抗弯强度为695.63±15.01MPa。     

人牙釉质和合成羟基磷灰石力学性能的对比研究

鉴于人牙釉质由96%～97%质量比的羟基磷灰石构成,选用合成羟基磷灰石作为空白对照样,通过纳米压痕仪、SEM、EDX等考察和分析不同载荷下人牙釉质和合成羟基磷灰石的力学性能,初步分析人牙釉质内部微观结构对其力学性能的贡献。结果表明:在相同载荷作用下,人牙釉质的硬度和弹性模量低于合成羟基磷灰石,且压痕较深。牙釉质和合成羟基磷灰石的硬度和弹性模量均随载荷增大而降低,压痕深度随载荷增大而增大,其中,合成羟基磷灰石的硬度和弹性模量随载荷增大而降低的幅度略大于人牙釉质。可见,人牙釉质的力学性能与其内部微观结构密切相关。     

碳纤维陶瓷基复合材料用于密封摩擦副的温度场研究

机械密封摩擦副材料的选择对密封的性能有很大的影响。碳纤维陶瓷基复合材料作为新兴复合材料,具有耐腐蚀性能优异、机械强度高、耐热性和热传导性能良好等特点,是机械密封副配对材料的很好选择。选用碳纤维陶瓷基复合材料作为机械密封摩擦副材料,用数值模拟方法得到其机械密封摩擦副间温度场的模拟值,并通过实验验证数值模拟的准确性。碳纤维陶瓷基复合材料应用于机械密封摩擦副时,密封在降低温升、减少泄漏及减少摩擦磨损方面改良效果明显。     

铜制压力容器力学性能数值模拟研究

采用数值计算方法结合材料的真实应力应变参数模拟了H62铜合金制容器承压至爆破过程的力学行为,并分别根据数值计算结果和理论计算公式预测了容器的全屈服压力和爆破压力,并得出以下结论:根据数值计算结果,按我国许用应力计算方法设计的H62铜合金制容器在承载最大允许工作压力时,筒体接管等主要危险区域都处于弹性阶段.容器的屈服安全裕度为1.98,爆破安全裕度为5.06;若采用Rp1.0作为屈服强度来设计,其承载最大允许工作压力时,筒体接管等主要危险区域也都处于弹性阶段.容器的屈服安全裕度为1.72、爆破安全裕度为4.40,仍较高,满足要求     

UHMWPE/HA复合关节材料的生物摩擦学研究

采用热压成型工艺制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/羟基磷灰石(HA)复合关节材料,利用人工髋关节模拟磨损试验系统(MTS),研究了该类复合材料与CoCrMo合金组合关节在人血浆润滑条件下的摩擦磨损性能。实验结果表明,添加HA能有效提高UHMWPE关节材料的表面硬度,降低其磨损率。人血浆润滑条件下,UHMWPE及其复合材料的磨损机制主要表现为研磨磨损和疲劳磨损,磨损颗粒尺寸随HA粉体添加量的增加而增大。     

二维碳纤维/镁基复合材料的力学和热膨胀性能

采用挤压铸造法制备出二维碳纤维织物增强镁基复合材料,并对其基本性能进行了研究.结果表明:加入二维织物能有效提高复合材料的弯曲性能,使抗弯强度达到414 MPa,弹性模量达到59.65 GPa,并且使复合材料的力学性能具有经向和纬向对称性;碳纤维织物的加入降低了复合材料的热膨胀系数,该材料经过热处理后,在20～200℃内平均热膨胀系数仅为5.59×10-6/℃,明显低于基体镁合金.     

等离子喷涂羟基磷灰石涂层的结构与成份和力学性能研究

用等离子喷涂方法在钛合金上制得羟基磷灰石涂层,用两种不同的方法对涂层进行后处理:1)在空气中加热至650℃保温0.5h;2)在0.15MPa、125℃的水蒸汽中保温6h。结果显示水蒸汽处理的羟基磷灰石涂层在体内和体外的力学性能均优于热处理涂层。     

碳纤维复合材料缺陷的超声检测及材料力学性能仿真研究

碳纤维复合材料内部结构的健康程度将直接影响到零部件的整体性能.采用高频超声衰减法对碳纤维复合材料进行内部无损检测.在超声波频率为30 MHz、探头距离工件表面1 cm、等离子水介质条件下,通过超声C扫描、X扫描,分析和确定内部缺陷位置及形状,并通过剖切试样,采用光学显微形貌表征对内部缺陷进行确证.采用ABAQUS对层间...     

纳米颗粒TiO2和SiO2对碳纤维/超高分子量聚乙烯复合材料力学和摩擦学性能的影响

采用UMT-5型摩擦磨损试验机和万能材料试验机考察TiO2和SiO2两种纳米颗粒对碳纤维(CF)/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合材料摩擦学性能和力学性能的影响,利用扫描电镜观察复合材料断面形貌和磨痕表面形貌.结果表明:纳米TiO2和SiO2的加入可以改善碳纤维与树脂之间的界面结合强度,从而改善了 CF/UHMWP...     

三点弯曲工况下编织碳纤维复合材料方管的材料特性研究

在汽车碰撞产生的弯曲载荷下,复合材料安全构件应具有抵抗变形和耗散碰撞能量的能力。为确定三点弯曲工况中编织碳纤维复合材料薄壁梁的渐进损伤材料模型力学参数,开展了编织碳纤维复合材料力学特性试验和编织碳纤维复合材料方管三点弯曲试验,获得了该材料的基本力学参数、弯曲失效历程及力-变形特性。进而分析了渐进损伤材料模型中各非试验参数对仿真结果的影响,讨论了多层壳建模方法的有效性。通过与试验结果的对比,获得了复合材料渐进损伤模型的非试验参数和有效的仿真建模方法。获得的材料特性可用于该材料结构在相似工况中的碰撞仿真分析。     

基于玄武岩纤维的新型混杂布的制备和性能研究

介绍了由玄武岩纤维、碳纤维、芳纶纤维等编织的新型单向层内混杂纤维布的制备工艺和方法,并通过试验研究了它的极限拉伸强度、弹性模量、延性等规律,根据试验结果与应力-应变关系曲线,分析了纤维混杂比例对单向层内混杂纤维布性能的影响。结果表明,与B/A、B/C混杂纤维增强材料相比,B1A1的延性较好,抗拉强度偏低,而B2C1的抗拉强度较高,延性也较好。环氧树脂在复合材料中起到应力传递和重分配作用,有效提高了纤维混杂复合材料的整体力学性能。     

机构运动方案仿真系统的研究

分析了仿真在机构运动方案设计过程中的意义和发展过程 ,仿真将成为机械设计系统中不可缺少的有力工具。结合虚拟现实技术 ,提出了一个基于数据库和 3D图形库的机构运动方案仿真系统的基本结构。它能实现对复杂设计方案的三维实时生成和运动仿真控制 ,完成对机构的运动分析和干涉检查。系统具有面向对象的思想和开放的结构 ,扩充方便     

Fe3Al金属间化合物的有序度截留与力学性能

运用固体与分子经验电子理论(EET)对Fe3Al的两种晶体结构DO3和B2的滑移能进行了计算,结果表明B2结构在室温下具有较好的塑性和较低的强度.据此对长程有序金属间化合物Fe3Al进行有序度截留(淬火处理)研究.X射线衍射和强度试验表明有序度截留可以明显截留Fe3Al的有序度,截留后的试样强度和硬度下降,材料的力学性能得到改善.     

主卷扬的布置对旋挖钻机钻桅变幅油缸载荷的影响

旋挖钻机主卷扬既可以安装在回转平台上,也可以安装在钻桅下部。为研究主卷扬在旋挖钻机中的布置对钻桅变幅油缸载荷性能的影响,基于钻桅变幅机构各刚体的受力及其围绕钻桅和三角架之间铰点的力矩平衡分别建立主卷扬位于回转平台上和钻桅下部时钻桅变幅油缸载荷的数学模型,在Simulink仿真平台上构建基于Matlab函数的仿真模型并进行仿真分析。结果表明:主卷扬安装在回转平台上时钻桅变幅油缸载荷稍微大于主卷扬安装在钻桅下部时钻桅变幅油缸载荷,且前者会受到动臂变幅的影响,不过其载荷的稳定性较好。最后,该载荷的仿真结果得到了实验验证。     

碳纤维复合材料孔加工研究现状

根据碳纤维复合材料的特性和制造加工中存在的问题,综述了碳纤维复合材料孔加工时加工工艺、钻头几何参数及其材料、机床振动、材料制备缺陷等因素对钻削加工损伤(尤其是分层损伤)的影响和抑制方法、钻削建模与仿真以及叠层孔加工等方面的研究最新进展,重点关注了钻削诱导的分层损伤形成机理以及一些特殊工艺,如振动辅助钻削、螺旋铣削孔加工、磁性胶体垫板孔加工技术和高速钻削技术等对碳纤维复合材料孔加工质量改善效果。     

聚乙烯亚胺修饰碳纤维对环氧树脂复合材料性能的影响*

为提高碳纤维与环氧树脂的界面结合性能,从而提高复合材料的摩擦学性能,用聚多巴胺和聚乙烯亚胺对碳纤维进行表面修饰,利用光谱分析仪和扫描电子显微镜分析修饰前后碳纤维表面的化学组成和微观结构,利用万能材料试验机和摩擦磨损试验机考察碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能和摩擦学性能。结果表明：碳纤维经表面处理之后的粗糙程度和活性官能团增多,改善了纤维与树脂之间的界面结合,使得复合材料的弯曲强度和拉伸强度得到不同程度的提高;与未修饰碳纤维增强的环氧树脂复合材料相比,表面修饰碳纤维增强环氧树脂复合材料的耐磨性能得到了很大程度的提高,复合材料的磨损机制也由疲劳磨损转变为磨粒磨损。     

聚四氟乙烯碳纤维增强双马来酰亚胺复合材料的摩擦学性能

研究了不同含量PTFE碳纤维增强双马来酰亚胺复合材料的力学和摩擦学性能,并分析了在干摩擦和水润滑条件下的磨损表面形貌和磨损机制。结果表明:添加质量分数10%~15%PTFE的复合材料体系机械性能最佳,随PTFE含量的增加,复合材料的摩擦因数下降,而磨损率呈上升趋势。水润滑下,摩擦因数和磨损率比干摩擦下都有相应的降低。干摩擦下,材料的磨损主要以塑性变形、微观破裂及破碎为主;水润滑下,这一机制明显减弱,主要表现为微切削形态。