铺层方式对CFRP-铝合金单搭接胶接接头低速冲击损伤及剩余拉伸性能的影响

采用热压罐成型方法制备铺层方式为[+45/-45]_4s、[0/+45/-45/90]_2s和[0/90]_4s的碳纤维复合材料层合板,通过胶黏剂与铝合金板进行粘接获得异质材料单搭接胶接接头。利用落锤冲击试验机和万能电子试验机分别对三种接头进行低速冲击与冲击后静态拉伸测试,获得接头接触力-时间曲线和拉伸强度。通过CT扫描技术和数字图像相关(DIC)方法表征接头冲击损伤模式及表面应变演化过程,研究了铺层方式对接头抗冲击性能、冲击损伤模式以及剩余拉伸性能的影响。结果表明,复合材料铺层方式为[+45/-45]_4s时,接头在冲击载荷作用下具有较高的抗冲击性能,但胶层界面脱粘损伤较为严重。与胶层界面脱粘相比,接头剩余强度对层合板分层损伤更为敏感。相较于[+45/-45]_4s,[0/+45/-45/90]_2s和[0/90]_4s铺层方式接头的胶层界面脱粘范围与冲击后失效载荷退化程度较小,同时接头冲击后拉伸载荷主要集中于临近胶层的0°铺层且失效模式较为复杂...     

搭接长度和铺层方式对CFRP复合材料层合板胶接结构连接性能和损伤行为的影响

针对不同搭接长度和铺层方式的碳纤维增强树脂（CFRP）复合材料层合板单搭胶接结构进行了拉伸试验,观察了试件的受力过程和失效形态,获得了载荷-位移曲线;同时基于连续损伤力学模型和三维Hashin失效准则模拟了CFRP复合材料层合板的层内损伤形成和演化,并利用内聚力模型来模拟层间及胶层的失效损伤,对CFRP复合材料层合板单搭胶接结构在拉伸作用下的失效强度和损伤机制进行了预测,通过对比验证了该数值方法的有效性;通过数值试验比较不同搭接长度和铺层方式的单搭胶接结构及双搭胶接结构的连接强度和损伤行为,并提出了一种优化的CFRP复合材料层合板胶接结构。结果表明:CFRP复合材料层合板胶接结构的极限失效载荷随着搭接长度的增大逐渐增加并趋于稳定值,且结构的失效形式逐渐从胶层自身剪切失效过渡到邻近胶层的层合板层间分层失效;CFRP复合材料层合板胶接结构的连接强度和损伤行为随着铺层方式的不同而改变,通过对3种铺层方式的对比和分析,得到性能最好的铺层方式是[0₃/90₃]_2S;在搭接长度为5~20 mm时,通过对搭接长度进行优化,得到单搭胶接结构的最优搭接长度是17 mm,双搭胶接结构的最优搭接长度是19.3 mm,与搭接长度为20 mm相比,单搭胶接结构和双搭胶接结构的连接强度分别提高了13.26%和0.43%。      

搭接长度对CFRP单搭接胶接接头拉伸性能及破坏特征的影响

采用碳纤维增强复合材料(CFRP)基板制备不同搭接长度的单搭接胶接接头,并利用数字图像相关方法(DIC)、万能电子试验机等测试手段,对胶接接头失效载荷、断裂过程和应变场变化等进行表征,研究搭接长度对单搭接接头拉伸性能、断裂过程、应变分布以及破坏特征的影响.结果表明:随搭接长度增加,接头平均剪切强度先明显降低,后趋于稳定.拉伸过程中由偏心载荷所引起的接头次弯曲效应愈加显著,搭接区域端部变形程度逐渐增大,接头初始破坏位置由搭接区域端部中的一端向两端转变.接头正面和侧面端部的应变集中区域由非对称分布向对称分布过渡.接头受剥离力逐渐增大,层间主要失效形式由剪切向剥离破坏转变,接头破坏模式经历了由界面和轻微纤维撕裂到混合失效再到层间分层的过程.     

复合材料层板铺层方式对超声检测结果的影响

对T700/6421炭纤维复合材料在RTM工艺下制作的不同铺层方式的试样,进行两种频率的脉冲反射法超声检测实验,研究纤维铺层方式对超声检测结果的影响,并得到以下结论:纤维铺层方式对声波在材料中传播的声速和衰减有一定影响,在进行缺陷深度定位和材质衰减测量时,应予以修正;纤维铺层方式对复合材料上下表面检测分辨率、层间分层缺陷的可检性和缺陷大小的评定没有明显影响。     

铺层方式对织物渗透率的影响

增强材料的渗透率是研究和模拟RTM工艺的关键参数。采用单向玻璃纤维织物,在恒定的注射压力下,通过记录树脂在织物内流动前缘椭圆长、短轴随时间的变化,利用Darcy定律测定了不同铺层方式下织物的渗透率,研究了铺层方式对织物渗透率的影响。实验证明,铺层方式改变时,织物的渗透率大小和主轴方向发生改变,其关系符合椭圆的叠加原理。      

缺陷对单搭胶接接头力学性能的影响

通过单向拉伸试验对比分析了两种接头的破坏模式及载荷-位移曲线, 研究了T700/TDE85复合材料单向层合板单搭接胶层内缺陷对接头破坏行为的影响。试验结果表明, 接头破坏的主导模式为界面破坏, 胶层中微小缺陷对接头强度的影响不大。为研究接头的失效机制, 采用有限元方法对两种接头失效进行数值分析, 模拟了接头搭接区界面剥离应力及剪切应力分布情况, 并分析了缺陷位置变化及面积变化对接头强度的影响。结果表明, 随着缺陷位置距接头搭接区自由端部越近, 接头强度越小, 且缺陷位置距接头搭接区自由端部2.5 mm以内, 缺陷对接头强度影响较大; 接头强度随缺陷面积的增大而减小, 并且缺陷面积占搭接区面积的比率在4.4%以内, 缺陷对接头强度的影响较小; 数值计算结果与实验结果吻合较好。     

嵌块长度对胶接接头应力分布影响的数值分析

利用弹塑性有限元方法研究了钢嵌块长度对单搭接接头应力分布的影响,结果表明,采用钢嵌块形成混合连接接头后,接头上的应力流线分布发生了变化,钢嵌块中存在的压缩轴向应力和负值剥离应力有利于提高接头的承载能力;嵌块长度的增加使胶层和被粘物中界面处的峰值应力显著增大,而嵌块中的应力变化不大,嵌块长度超过4mm后,胶层中的应力峰值急剧上升;在需用嵌块增强胶接接头时应注意采用适宜的嵌块长度.     

铺层顺序对预成型体搭接复合材料拉伸性能影响的仿真与验证

使用有限元理论模拟分析了几种不同铺层顺序的预成型体搭接复合材料的拉伸性能,并且使用国产碳纤维与快速固化环氧树脂制备相应的单下陷搭接试样,测试其搭接接头的拉伸性能,对有限元计算结果进行了验证。结果表明,使用有限元计算与实验方法得到的结果基本相符。有限元模拟及实验验证发现不同铺层结构的预成型体搭接复合材料有两种不同的破坏损伤模式。搭接上层板的层间剥离强度与层板本身弯曲性能共同决定了搭接接头的破坏模式及拉伸性能,两者中强度较弱的先发生破坏,导致试样失效。在预成型体搭接接头中,0°铺层越靠近搭接面,对搭接性能的影响越明显,搭接强度越高。搭接界面处纤维层之间的相对角度不同,纤维铺层刚度不同,刚度差别越大,搭接强度就越低。     

拉伸速率对钢板胶接接头力学性能的影响

本文对两种钢板单搭胶接接头在不同的拉伸速率下(准静态、10m/s、20m/s)实验研究了不同拉伸速率对两种钢板接头力学性能的影响。结果表明钢板胶接接头在高速拉伸(10m/s、20m/s)时的强度相对于准静态(13mm/min)有明显提高,并且随着拉伸速率的增加而增大。这是由于在高速拉伸时接头及胶层高速形变,应变率大大增大,胶层粘性因素所产生的应力大大增加,使得接头强度提升。失效模式也随着发生改变,呈现出脆性断裂模式。被粘物材料性能的不同也会对接头强度产生影响,且这种影响随着拉伸速率的增加逐渐减小。     

Al-Cu双金属复合结构的扩散连接试验研究

应用扩散连方法进行了Al-Cu双金属复合结构的试验研究，比较了不同的焊接工艺，材料组合以及母材状态情况Al合金与Cu的连接性，观察了接头区域的微观组织结构，研究表明，固相扩散连接是一种适用于异种材料连接的有效方法，通过在连接区域形成Al-Cu金属间化合物，达到Al和Cu的有效连接，材料组合，母材原始状态以及连接工艺参数对Al合金与Cu的扩散连接存在着明显的影响。表面镀Ni工艺不但能够有效阻止Al和Cu之间形成脆性相，而且Al和Ni之间形成了良好的扩散连接，改善了接头性能。     

仓库中箱装军用物资垛位优化研究

垛位是否合理是影响仓库箱装军用物资供应保障能力的一个重要因素。对仓库中箱装军用物资采取的地面堆垛的方式,探讨了其垛位优化原则,建立了垛位数学模型,研究了箱装军用物资堆垛的列宽及主洞口到各垛位的距离,提出了优化目标函数,对该函数进行了求解,最后选用实例进行了验证和说明。     

Geometry and Stacking Sequence Effect on Composite Spinnaker Pole's Stiffness: Experimental and Numerical Analysis

Composite materials are widely employed in sailing sports, a possible application is for the mast pole or other sail poles. In the paper the attention is focused on the spinnaker poles mechanical performances; in particular the focus is on axial and ring compressive properties of three different carbon fibre/epoxy resin spinnaker poles, to investigate both the diameter and stacking sequence effect on the mechanical performance of the structure. Starting from the stacking sequence used in the production of a particular spinnaker pole, the effect of a lamina at 0° in the middle of wall thickness is investigated with the purpose to obtain a more stiff structure. Moreover to test the proposed stacking sequence on different size products, a prototype with lower diameter is realized. To properly evaluate axial and ring stiffness, axial compression test and ring stiffness one are performed. Then a numerical model is developed to support the design of the finished product: A simple and versatile numerical analysis (FEA with software ANSYS), by simulating ring stiffness and pull-direction compression tests, is carried out in elastic regime. Such model should be suitable for designing and/or verifying the mechanical performance of pole structures, even though differing from those above described, for materials, geometry and stacking sequence.     

Si3N4复相陶瓷半固态连接的接头组织和界面反应

根据复合材料的强化原理,用Ag-Cu-Ti钎料和TiN颗粒作为复合连接材料在半固态下连接Si3N4复相陶瓷以提高接头强度,研究了接头的组织和界面反应.结果表明,接头由母材/反应层/含微量Ti的Ag-Cu TiN/反应层/母材组成,反应层由含Ti、Si、N三种元素的一些化合物组成;TiN颗粒在Ag-Cu基体中的分布总体均匀,两者之间的界面清晰、结合致密:当TiN的加入量较小时,对连接材料与母材的界面反应没有明显影响.初步的剪切试验结果表明,采用Ag-Cu-Ti加TiN颗粒作为复合连接材料连接Si3N4陶瓷可以提高接头强度.     

复合材料单搭接头的剪切强度对比实验研究

在常温和湿热高温的环境下,分别进行了三种不同的成碰工艺(RTM、引入缝纫的RTM和胶接)制备的单搭接头的剪切强度实验,研究了成型工艺对单搭接头的剪切强度的影响,并根据实验现象分析了单搭接头的剪切破坏机理.实验结果表明:引入缝纫的RTM成型试样的剪切强度性能最高,而胶接成型试样的剪切强度最低;环境温度对RTM和引入缝纫RTM成型试样的剪切强度影响不大,而对胶接成型试样的剪切强度有较大影响.     

搭接长度对Z-pins增强陶瓷基复合材料接头连接性能的影响

本文对搭接长度分别为15mm,20mm,23mm,37ram,60mm的Z-pins增强陶瓷基复合材料接头在单向载荷作用下的连接性能进行了试验研究和数值模拟.试验结果表明接头的最终失效形式有两种:(1)搭接长度大于、等于20mm的接头由搭接板断裂而失效;(2)搭接长度等于15mm的接头由搭接面的脱胶而失效.在搭接长度为20mm～60mm之间,接头的最大破坏载荷与搭接长度之间呈线性关系变化.采用有限元的方法对搭接接头的破坏过程进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好,进而得到了介于上述两种破坏模式之间的搭接接头的搭接长度.     

果品物流运输包装件堆码性能的实验研究

从果品实际运输环境出发,采用动态持压技术,模拟了堆码试验,测试了贵妃富士苹果物流运输包装件在运送、堆叠过程中的抗压及耐碰撞能力。用GT-7001-DS型纸箱耐压试验机,测出了贵妃富士苹果物流运输包装件的最大堆码层数为11层,即最大堆码高度为1870mm;应用TOPS Pro软件模拟了运输包装件集装到车辆装运后的最佳堆码方式。为果品运输包装件的优化设计和运输堆码提供技术支持。     

累积叠轧焊合法制备颗粒增强金属基复合材料的研究现状与展望

近年来,累积叠轧焊合法已经成为制备颗粒增强金属基复合材料的一种新颖工艺。介绍了累积叠轧焊合法制备复合材料的工艺原理,综述了累积叠轧过程中的颗粒增强金属基复合材料的金属基体与增强颗粒固相复合机制、强化机制以及复合材料性能。同时展望了用累积叠轧焊合法制备颗粒增强金属基复合材料的研究趋势。     

5052铝合金胶接-磁脉冲焊接复合接头盐雾腐蚀性能研究

目的 研究5052铝合金板胶接-磁脉冲焊接复合接头的抗腐蚀性能和腐蚀路径.方法 以AA5052铝合金板为研究对象,选用胶接-磁脉冲焊接复合工艺进行连接,并在35℃、质量分数为5％的氯化钠溶液中对样件进行中性盐雾腐蚀试验6～18 d,之后对接头的剪切性能进行测试,再结合SEM对接头的腐蚀路径进行分析.结果 在中性盐雾腐蚀...