低速冲击后三维中空夹层复合材料的压缩损伤容限

为了研究低速冲击后三维中空夹层复合材料的压缩损伤容限(剩余压缩强度),制作了满足要求的实验件并进行了剩余压缩强度对比实验.采用数码照片和外观检测等方法对压缩破坏损伤发展的过程进行了研究,分析了压缩破坏机理.结果表明,冲击损伤严重影响了三维中空夹层复合材料板的抗压能力,剩余压缩强度随冲击能量的增加而减少;三维中空夹层复合材料的压缩破坏主要由前面板控制,前面板发生局部屈曲的载荷与板的压缩破坏载荷几乎相等;表面蒙皮不仅能减少冲击损伤,而且能使板内的损伤显露在表面,容易让人发现.     

复合材料层合结构的铺层优化

本文采用最速下降法，对复合材料层合圆柱壳体受外压作用的铺层进行了优化。优化结果表明：在受外压作用下，层合圆柱壳体的铺层有最优化方案，且完全能在实际中实现。对于其他形状的结构和承受其他载荷的情况，只需改变指标函数即可用此方法获得优化铺层。     

铺层结构对复合材料层合板弯曲强度及失效行为的影响

通过改变偏轴角为45°和90°的[45°/–45°],[0°/90°]正交铺层组的质量分数,设计了6种复合材料层合板铺层结构。研究了两种偏轴角正交铺层组共同存在的铺层结构对真空辅助树脂传递模塑工艺复合材料层合板弯曲强度及失效行为的影响。通过弯曲实验获得6种复合材料层合板的弯曲强度、损伤特征以及应力–应变曲线。结果表明,随偏轴角为90°的[0°/90°]铺层组质量分数的增加,复合材料层合板的弯曲强度逐渐增大;两种偏轴角正交铺层组共同存在的铺层结构可引起复合材料层合板在弯曲载荷作用下的损伤模式多元化。     

玻纤铺层方向对玻纤/EVE复合材料性能的影响

以0°,90°,0°/90°,0°/45°/-45°/90°分别作为玻璃纤维(GF)单向铺层方式,研究了不同的铺层方式对GF/EVE(环氧乙烯基酯树脂)复合材料力学性能的影响。结果表明,0°铺层方向的复合材料在单一方向的力学性能最好,0°/45°/-45°/90°铺层方向的复合材料可以看作各向同性材料,应用范围更加广泛。     

双夹层中空夹芯结构轨道交通地板的设计及性能分析

中空夹芯复合材料具有优异的综合性能和可设计性,本文将其应用在轨道交通领域,设计一种双夹层中空夹芯结构用于研制地板。通过有限元分析方法对双夹层结构设计方案的合理性进行验证,研究了集中荷载和均布荷载作用下各层受应力情况;开展了研制地板的板芯剥离强度、抗拉强度、抗压强度、四点弯曲强度、隔音性能、防火性能的测试,并与铝蜂窝夹芯结构的性能进行对比。结果表明双夹层结构中空复合地板具有更好的承载和抗分层性能,力学性能优于铝蜂窝地板;其燃烧等级达到了SF3级,毒性指数FED≤1,故防火性能与铝蜂窝地板一样安全;且中空复合地板的隔音性能优于铝蜂窝地板,能满足更高的舒适性和安全需求。     

机织/针织混合铺层对复合材料力学性能的影响

为使纺织复合材料同时具有机织结构复合材料和针织结构复合材料的综合力学性能,通过混合铺层方式制备机织/针织混合结构复合材料。以芳纶机织平纹织物和针织罗纹织物为增强体,以环氧树脂为基体,调整复合材料中增强体的铺层顺序,利用真空辅助成型技术制备四层层压机织/针织混合结构复合材料。通过对复合材料拉伸性能、弯曲性能和冲击性能的测试,分析混合铺层和铺层顺序对芳纶环氧树脂复合材料力学性能的影响。结果表明,混合铺层和铺层顺序对芳纶环氧树脂复合材料的弯曲强度和冲击强度有较大影响,特别是对罗纹结构复合材料纬向弯曲强度和冲击强度的改善。当采用相同铺层方式,罗纹织物为受力面时,机织/针织混合结构复合材料具有较大弯曲强度和冲击强度。     

三维中空复合材料天线罩的有限元结构分析

某类型天线罩外形尺寸较大,减重要求高,三维中空复合材料可满足该类型天线罩透波和结构高强的要求。针对上述使用要求和实际工况,选择三维中空织物复合材料为主体结构,玻璃纤维增强环氧树脂复合材料为补强面层,制备三维中空结构天线罩,采用有限元分析软件建立三维中空结构天线罩的有限元模型,对该类型天线罩在使用工况下的刚度、强度和稳定性进行分析,其计算结果满足刚度、强度和稳定性的要求,并通过压力试验验证中空夹层天线罩的变形量与有限元分析结果保持一致,从而指导该天线罩的铺层设计、优化及材料的选用。     

铺层对T型复合材料壁板屈曲载荷的影响分析

本文以T型壁板类结构单元为研究对象,主要阐述了铺层及筋条几何形式对复合材料壁板屈曲载荷的影响。对T型壁板屈曲载荷有限元计算方法的适用性作了试验验证,计算分析了铺层比相同时铺层顺序、铺层比及筋条几何形式对临界屈曲载荷的影响。算例表明,铺层比和铺层顺序都会影响屈曲载荷。铺层比影响屈曲载荷,为主要因素,当0度铺层比较小时,45度铺层比显著增加屈曲载荷,当0度铺层比较大时,45度铺层比的改变对屈曲载荷的影响不大。铺层顺序影响屈曲载荷,为次要因素。筋条几何形式影响铺层方式,也制约着铺层比对屈曲载荷的影响。     

三维中空复合材料的电性能研究

为研究三维中空复合材料电性能及力学性能,采用真空导流工艺制备了三种不同高度的三维中空复合材料,采用谐振腔法研究了三种复合材料的相对介电常数(εr)、损耗角正切值(tanδ),并测试了其在1~12 GHz频带下的透波性能,同时对三种复合材料的平压强度和平拉强度进行了研究测试。研究表明:三维中空复合材料随着厚度的增加,其相对介电常数和损耗角正切值不断减小,5 mm、6 mm和8 mm三维中空复合材料的相对介电常数分别为1.93、1.77和1.62,损耗角正切值分别为0.0083、0.0078和0.0065;透波测试表明,在1~12 GHz频带下,三种材料的透波性能均小于0.2 d B;并且三维中空复合材料平压强度和平拉强度随织物高度的增加而降低,5 mm、6 mm和8 mm试样平压强度分别为5.8 MPa、4.6 MPa和3.8 MPa,平拉强度分别为7.8 MPa、6.4 MPa和5.2 MPa。以上研究说明三维中空复合材料具有优异的电性能和力学性能。     

VARTM工艺铺层取向对复合材料力学性能的影响

采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺制作了玻璃纤维增强不饱和聚酯复合材料层合板,对其进行了拉伸、弯曲、冲击性能测试,并对铺层取向与玻璃纤维复合材料层合板力学性能的影响关系进行了实验研究。实验结果表明,0°取向玻纤增强复合材料在单一方向上的力学性能最佳,±θ取向比θ取向玻纤增强复合材料有更好的力学性能;θ单向铺层复合材料在外载荷作用下发生破坏,其断口破坏的角度与铺层角度一致,而在±θ多向铺层复合材料的断口形貌更复杂。通过合理的铺层设计可获得满足工程需要的复合材料制品。     

三维中空复合材料在天线罩上的应用研究

介绍了天线罩使用环境,天线罩材料应满足的要求(介电性能、力学性能、三防寿命、工艺性能、重量等),透波材料的选取和三维中空复合材料。对比了各种增强纤维的性能、常用树脂的介电性能、夹芯材料性能以及中空夹芯结构与实心玻璃钢结构天线罩性能,充分体现了三维中空结构的天然结构优势。     

中空夹芯复合材料在轨道交通内装上的应用

介绍了整体夹芯中空复合材料的基本特征,与传统夹层材料及实心玻璃钢的性能及工艺性进行比较,围绕轨道交通典型内装部件对材料结构、材料制备技术、中空复合材料应用技术、中空复合材料性能测试与表征技术进行研究,并对中空夹芯复合材料的应用前景进行了展望。     

二维与三维机织复合材料的力学性能实验研究

通过对超厚三维正交机织复合材料及二维机织层合板分别进行拉伸和压缩实验，研究比较两复合材料刚度和强度特性的差异；研究发现无论是三维机织材料的拉、压，还是二维层合板的拉、压的应力一应变曲线都可近似为直线关系，而且具有脆性破坏的特点；三维复合材料的拉、压强度要高于二维层合板，是由于不同的增强相结构及纤维含量造成；不同的破坏模式对材料强度影响很大。     

三维正交机织复合材料的力学性能

测试了5种不同规格型号的三维正交机织复合材料以及同种型号增强体与两种不同树脂基体得到的复合材料的抗拉伸、抗弯曲力学性能,并分析了其破坏模式。结果表明:三维机织复合材料能有效阻止分层破坏,且纬向的力学性能明显好于径向,其力学性能也会随树脂基体力学性能的提高而有所提高,模量的变化尤其明显。     

三维机织复合材料力学性能分析与研究

通过对三维机织复合材料几何细观结构的研究,分析了三维机织复合材料的力学性能,采用椭圆形纤维束截面假设并结合实际的纱线形态建立了一种新的三维机织复合材料力学模型,对三维机织复合材料的拉伸、压缩和层间剪切强度进行了理论分析,并与实验结果进行了对比,验证了力学模型的正确性。     

芳纶增强复合材料波纹夹层3D打印与力学性能研究

为解决波纹夹层结构传统制备方法存在的问题,采用熔融沉积(FDM)3D打印技术制备芳纶增强聚乳酸复合材料波纹夹层结构,并研究切片层高与打印温度对波纹夹层结构力学性能的影响。结果表明:当试样的切片层高为0.1 mm,打印温度为210℃时,复合材料波纹夹层结构的力学性能最好;试样的弯曲强度和冲击强度与切片层高呈负相关;随着打印温度的升高,试样的弯曲强度和冲击强度呈现先增大后减小的趋势。通过分析复合材料电镜图发现,切片层高的降低,有利于芳纶与聚乳酸基体的结合。     

组织结构对三维机织物的吸水导湿性能影响

以差动毛细效应为基础,细旦丙纶和黏胶长丝为原料,设计织造了正交结构、角联锁结构和多层接结结构的三维机织物,并对各织物的吸水导湿性能进行测试分析。结果表明:正交结构三维机织物的吸水导湿性能最优。     

空心玻璃微珠填充环氧树脂复合材料压缩性能研究

制备了空心玻璃微珠 (HGM )填充环氧树脂复合材料 ,对材料进行了单轴静态压缩实验。研究了HGM的粒径和体积分数 (Vf)对材料压缩性能的影响 ,研究发现 ,Vf增大 ,材料中HGM外部空气泡的含量增大 ;材料的压缩强度和压缩模量可在 5 0～ 10 0MPa和 1.5 0～ 1.80GPa之间调节 ;材料断裂应变较小 ,用扫描电镜观察了其结构形态和破坏形式 ,断裂面与应力方向约成 45°角 ,破坏主要由HGM的破裂引起 ;HGM粒径减小 ,材料压缩强度增大 ;Vf 增大 ,压缩强度减小 ,压缩模量先增大后减小 ,断裂应变减小。用改进Turcsanyi方程对压缩强度进行了模拟计算 ,材料的密度与计算值基本一致     

泡沫夹芯结构碳纤维复合材料医疗床板的强度研究

按照戴铂经典三明治结构变形量计算公式所得的载荷-变形量曲线是一条等斜率直线,而实际测量的结果表明,泡沫夹芯结构碳纤维复合材料存在着一个临界集中载荷点:当载荷力小于这个点时,载荷-变形量曲线也近似于一条斜线;一旦集中载荷力超过该临界点,这种三明治结构的变形量急剧增大直到断裂。由理论计算得出了小试样以剪切变形为主,而大如医疗床板的三明治结构变形,是剪切与弯曲共同作用的简单结论。