三维全五向编织复合材料的弯曲性能研究

以无碱玻璃纤维为原料,采用四步法1×1编织工艺在全自动模块组合式编织平台上制备三维五向及全五向编织物;以E51环氧树脂、70#固化剂(四氢邻苯二甲酸酐)为树脂基体,与编织物复合制备三维五向及全五向编织复合材料;利用Instron万能材料试验机对比测试上述编织复合材料的弯曲性能,研究轴纱、编织角、纤维体积分数等结构参数对材料弯曲性能的影响。结果表明,编织复合材料的弯曲性能随着编织角的增加而减少,随着轴纱、纤维体积分数的增大而增加;三维全五向编织复合材料的弯曲性能明显好于三维五向编织复合材料。     

三维五向编织玻纤/碳纤环氧树脂混杂复合材料冲击性能和冲击后弯曲性能研究

该文研究了三维五向玻纤/碳纤编织混杂复合材料的冲击性能和冲击后弯曲性能,对试样分别进行了落锤冲击试验和三点弯曲试验。研究表明,通过落锤冲击试样发现,冲击后冲击面的损伤比背面的损伤低,冲击背面裂纹主要沿纵向扩展;通过弯曲性能测试得出碳纤维的加入使玻璃纤维复合材料的弯曲模量提高;当轴纱排布为CF∶GF∶CF时,混杂复合材料的抗冲击性能最好,材料的抗冲击性能与混杂方式有关。     

三维编织碳纤维复合材料剪切性能研究

本文采用短梁三点弯曲试验法,研究三维四向、五向编织碳纤维复合材料的剪切性能、剪切破坏过程及其破坏模式。结果表明:三维五向较三维四向编织复合材料剪切性能好;三维编织复合材料剪切强度沿长度方向随着编织角的减小而增加;切边三维编织复合材料试件受剪切破坏时在加载点附近侧表面裂缝沿纱线走向分布,上下两表面发生弯曲破坏,离开侧表面2 mm后内部纵向截面上下表层发生弯曲破坏,其它部位未发生剪切破坏。     

编织形式对三维全五向编织复合材料拉伸性能的影响

本文以玻璃纤维为原料,采用全自动模块组合旋转法三维编织平台制备1×1,1×2,1×3,2×2等四种三维全五向编织物,并分别与环氧树脂基体复合,制备三维全五向编织复合材料。借助Instron万能材料试验机测试上述四种材料的拉伸性能,探讨编织形式对材料拉伸性能的影响。结果表明,1×1编织结构形式的拉伸性能最好,1×3编织结构的最差;1×2编织结构形式的单纱强力利用率最高,1×3编织结构的最低。     

开孔与螺栓加载的三维五向编织复合材料剪切破坏模式

本文研究了开孔和螺栓加载对三维五向编织复合材料剪切性能的影响。制备了4种样品:无孔编织件、机械开孔无螺栓加载的编织件、机械开孔且分别螺栓加载5次和10次的试件。结果表明:机械开孔只是造成孔边纤维的切断,没有发现其它明显的损伤;螺栓加载不会明显影响材料的剪切性能。材料的破坏模式为:在试样纵向截面内,裂纹的扩展区域成扇形,在纵向截面中裂纹区域长度沿着厚度方向从表面到中部逐渐缩短。三点弯剪切测试后,没有产生明显的分层破坏。在试样表面裂纹主要沿着纤维束编织角方向,而在试样内部裂纹主要沿着厚度方向和纤维束取向方向。     

三维编织复合材料T型梁弯曲疲劳性能研究

采用四步法三维编织以及VARTM技术制得三维编织复合材料T型梁,利用MTS 810.23仪器对材料进行准静态三点弯曲测试,使用频率为3Hz、应力比R=1的正弦波加载条件对材料进行弯曲疲劳测试。根据测得的数据分析获得S-N曲线、应力位移曲线以及最大最小位移曲线,材料在50%应力水平下其三点弯曲疲劳加载循环次数超过50万次。通过最终破坏形态可知,筋高处纤维的断裂是导致材料最终失效的主要破坏模式。     

三维编织SiO2基复合材料性能的研究

采用液相渗积工艺制备了三维SiO2／SiO2复合材料，对该材料的致密化以及力学性能、热物理性能、烧蚀性能和断口显微形貌进行了研究与分析，并着重研究了纤维体积含量及热处理温度对复合材料抗弯强度的影响。研究表明：该复合材料具有较好的力学性能和优良的抗烧蚀性能，随着纤维体积含量的提高，复合材料的抗弯强度随之提高。当纤维体积分数为50％，热处理温度为700℃时，复合材料显示出最高的抗弯强度(78MPa)。在烧蚀过程中无分层和剥离现象，表面光滑平整，耐烧蚀速率为0．17mm／s。通过加入非离子型表面活性剂，极大地改善了料浆的渗积性能，提高了复合材料的致密化程度，复合材料的密度高达1．65g／cm^3。复合材料的断面显微观察表明，材料的增韧机制是基体与纤维界面的脱粘和纤维的拔出吸收了大量的能量，使得该材料具有较高的强度，并具有非脆性断裂的特征。     

UHMWPE/CF混编三维编织复合材料的弯曲性能

为获得最佳的混编排列方式,基于三维四向编织结构,以碳纤维(CF)和超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维为增强体,以环氧树脂(EP)为基体,采用真空导入工艺设计制备了三维编织UHMWPE/CF/EP复合材料,并研究了不同混编排列方式预制件复合材料的弯曲性能。结果发现：韧性UHMWPE纤维的加入改变了非混杂碳纤维三维编织树脂基复合材料的弯曲破坏模式,破坏模式呈现为塑性破坏特征;基于CF和UHMWPE纤维数量之比为1∶1的情况下,采用逐块排列混编方式的复合材料的弯曲性能最佳,较之逐束排列混编方式的复合材料提高24.28%。     

三维编织碳纤维尼龙复合材料的研究

根据碱催化阴离子聚合原理，用液态原位聚合方法制备了尼龙／三维编织碳纤维复合材料（PA／C3D），介绍其成型工艺过程，测试并分析了PA／C3D复合材料的力学性能及影响因素。结果表明，PA／C3D复合材料具有比长碳纤维增强尼龙（PA／CL）复合材料高的冲击强度和剪切强度，其弯曲性能低于PA／CL复合材料。碳纤维空气氧化处理后制备的PA／C3D复合材料的弯曲强度、弯曲弹性模量及平面剪切强度均有所提高，但冲击强度下降。     

三维编织复合材料的发展及应用研究

三维编织复合材料以其高比刚度、高比强度以及优良的抗冲击、抗分层性能被广泛应用于航空航天领域。随着编织工艺的不断革新以及固化成型技术的持续发展,三维编织复合材料在一体化成型和大尺寸自动化编织上展示出得天独厚的优势。本文对三维编织机进行分类,讨论了三维编织与二维编织的区别,介绍了三维编织预成型体工艺的发展现状,对三维编织复合材料的应用现状进行总结。最后,对三维编织复合材料的应用前景进行了展望。     

三维四步法纱线不同运动式样编织复合材料力学性能分析

通过对三维四步法1×3式样、1×5式样编织复合材料几何细观结构的研究,采用六边形纤维束截面假设,建立了一种三维四步法1×3式样、1×5式样编织复合材料有限元3D模型,对其拉伸、压缩和剪切力学性能进行了理论分析,并与试验结果进行了对比,验证了有限元3D模型的准确性。     

风电叶片用碳纤维复合材料大梁制备工艺及性能

通过对比三种不同工艺制成的碳纤维复合材料大梁的各项力学性能,探究风电叶片碳纤维复合材料大梁的最佳制备工艺。结果表明:拉挤工艺制作的碳纤维复合材料大梁,在拉伸、弯曲、层间剪切、压缩性能方面呈现最优的效果,并且保持了较高的纤维体积含量。     

复合材料层合板三点弯曲分层损伤有限元模拟

针对复合材料的分层损伤,在有限元软件ABAQUS中引入了双线性粘结域单元层建立有限元模型,模拟分析了分层的起始以及演化,同时研究了粘结域单元尺寸及粘结域单元和层合板单元损伤退化参数最大值对分析结果的影响,最终选定0.2 mm的粘结域网格单元与损伤退化参数分别为0.98和0.97的粘结域单元与层合板单元,得到了层合板不同位置分层损伤起始及损伤扩展,并通过实验测试验证了模拟结果的准确性。     

复合相变储能砂浆性能实验研究

通过将复合相变储能材料应用在建筑墙体材料中,达到调节室内热舒适度、降低建筑能耗目的.研究了普通砂浆和复合相变储能材料不同龄期的抗折强度和抗压强度,热循环对不同龄期复合相变储能砂浆抗折强度和抗压强度的影响,以及石蜡相变储能砂浆的控温性能.结果表明:复合相变储能砂浆可以满足普通砂浆的基本力学性能要求;热循环后对复合相变控温砂浆力学性能影响很小;相变储能砂浆模拟房内的温度波动小于普通砂浆,可改善居住舒适度.     

VARI成型V型构件固化变形和影响因素分析

复合材料在成型过程中会伴随着复杂的热化学和物理变化,此现象会导致复合材料内部的残余应力积累并进一步使复合材料在脱模后产生固化变形。采用顺序耦合热应力的方法建立了预测复合材料固化变形的三维有限元模型,对真空辅助成型(VARI)的复合材料V型构件的固化变形进行了数值模拟和试验验证,并进一步分析了固化温度、对流换热系数、构件厚度等因素对复合材料V型构件的影响。模拟结果表明,复合材料V型构件的回弹角会随着固化温度和对流换热系数的升高而增大,随着构件的厚度增加而减小。固化温度从150℃升高至190℃,回弹角增加了72%;对流换热系数从1 W/(m2 K)升高至100 W/(m2 K),回弹角增加了15%;构件厚度从2.4 mm增加至4.8 mm,回弹角减小了43%。     

PET/n-SiO2复合材料力学和流变性能的实验研究

将纳米级二氧化硅和PET均匀混合制造复合材料,用万能电子拉力机对PET/n-SiO2复合材料的力学性能进行了测试。测试结果表明适当加入纳米二氧化硅,复合材料拉伸强度有明显提高,且纳米二氧化硅添加量在2.0 wt%时力学性能最佳。利用德国BRUKER公司的TENSOR27型傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)对复合材料的结构进行分析。结果表明PET在成型过程中没有发生氧化或其它化学变化。利用转矩流变仪对复合材料的流变性能进行测试,测试结果表明其加工性能良好。     

化学复合镀复合材料性能研究

将化学复合镀和表面涂敷技术相结合,制备了(N i-M o-P)-PPS(聚苯硫醚)镀层及涂敷处理的五种复合材料;对各种材料的形貌进行观察,并对各种涂层的性能进行分析。结果表明,镀层表面带有涂层时的耐蚀性远优于化学镀层;10%PPS 90%E-88(XT)(国外环氧基涂料)可以作为E-88(XT)涂料的替代材料。     

用聚合填充法制备聚烯烃/填料复合材料及其结构与性能的研究 Ⅰ.聚乙烯/高岭土复合材料的制备及其结构与性能

以聚合填充法将Ziegler-Natta催化剂负载于无机填料高岭土表面,制备了一种聚乙烯/高岭土复合材料,聚乙烯的相对分子质量超过100万。该复合材料具有优异的力学性能,在高岭土填充量为40％(质量分数,下同)时,拉伸断裂强度超过30MPa,断裂伸长率为410％。形态研究表明,在此复合材料中,高岭土粒子表面被一层聚合物所包覆,高岭土粒子在聚乙烯基体中均匀分散。DSC测试表明,在该复合材料中,聚乙烯具有较大的结晶度。当高岭土的填充量为40％时,聚乙烯的结晶度超过80％。     

聚脲弹性体复合夹层结构的防爆性能

应用LS–DYNA有限元软件,对聚脲弹性体复合夹层结构在0.5 kg炸药(TNT)爆炸载荷作用下的动态响应过程进行数值模拟。研究了复合夹层结构厚度和质量固定条件下聚脲弹性体夹层厚度对复合夹层结构抗爆性能的影响。分析了不同聚脲弹性体夹层厚度对复合夹层结构变形的影响,并分析了聚脲弹性体夹层的吸波和吸能特性。结果表明,在爆炸载荷作用下,当复合夹层结构总厚度固定时,随着聚脲弹性体夹层厚度的减小,复合夹层结构的抗爆性能先增大后减小,当钢板与聚脲弹性体夹层厚度比为1.4∶1.2∶1.4时,变形的整体性最好,其抗爆的潜力最大,其冲击波衰减率最大为85.6%,能量吸收效果也最好,其综合抗爆能力较好;在质量固定条件下,随着聚脲弹性体夹层厚度的增加,其抗爆能力先增大后减小,当钢板与聚脲弹性体夹层厚度比为0.903∶3.5∶0.903时,其变形和能量吸收效果最好,冲击波衰减率最大为81.87%,其综合抗爆能力较好。     

层层接结三维角联锁机织复合材料的三点弯曲疲劳破坏

本文主要研究一种层层接结三维角联锁机织复合材料在三点弯曲交变循环载荷下的疲劳破坏与失效模式,以此阐述材料破坏的结构特征。在不同应力水平下对材料施加正弦波式应力进行三点弯曲疲劳实验,得到材料疲劳寿命(S-N)曲线,说明材料寿命与施加载荷之间的关系,随着应力水平的增加,材料的疲劳寿命呈现下降趋势。此外,观察材料的典型疲劳破坏模式,发现破坏主要集中于经纱屈曲起伏的最大曲率区域,应在结构设计中予以重点关注。