基于DSC法的混杂纤维增强树脂基复合材料拉挤工艺研究

为提高碳纤维/玻璃纤维混杂增强树脂基复合材料(以下简称混杂纤维复合材料)拉挤型材的固化质量和力学性能,通过差示扫描量热分析(DSC)法,得出了相同配方条件下复合材料的4种不同升温速率下的固化DSC曲线,运用T–β外推法初步确定了三段式加热拉挤成型方法的温度工艺参数范围。在此基础上,选择直径为10 mm的混杂纤维棒材作为研究对象,变化不同的拉挤温度和速度制备型材,并对其分别进行力学性能试验,研究拉挤工艺参数对复合材料力学性能的影响,从而根据力学性能表征进一步明确适合于本配方的生产工艺参数。结果表明,通过以上方法所得到的混杂纤维复合材料拉挤工艺参数能够满足制备混杂纤维复合材料型材的要求;与传统的经验方法相比,采用该方法更为高效和准确。     

拉挤工艺的新进展及推广应用中的问题

一、简单回顾拉挤工艺是制造树脂基复合材料型材的一种工艺方法,适用于制造角型材、槽型材、工字梁、圆管、异型管、实心杆件和板材以及具有组合截面的复合材料型材。应用最广泛的增强材料是玻璃纤维无捻粗纱和连续纤维毡,因而相当一部份文献,特别是早期的文献,干脆把拉挤成型说成是玻璃钢型材的制造方法。近年来,随着高性能复合材料的发展,碳纤维和芳纶纤维用于拉挤成型的研究普遍受到重视,应用也越来越广泛;长期以来热固性树脂是主要的基体材料,而且90％以上是聚酯树脂。乙烯酯树脂和环氧树脂的应用近几年才逐渐增     

输电线路混杂纤维复合材料高温拉伸强度预测

采用高温拉挤工艺制备了碳纤维/玻璃纤维/玻璃纤维编织带混杂纤维树脂基复合材料,研究了复合材料的高温拉伸强度及破坏形式,利用有限元软件分析了复合材料的高温拉伸破坏机理,继而提出了高温拉伸强度预测模型,计算出了碳纤维、玻璃纤维、玻璃纤维编织带对复合材料高温强度的影响程度。结果表明,所建高温拉伸强度预测模型的预测值与试验结果吻合较好,精度达92%以上。     

碳纤维/石英纤维混杂树脂基复合材料力学性能研究

研究了石英纤维与T700级碳纤维层间混杂树脂基复合材料的拉伸、压缩和面内剪切性能。研究结果表明,对于单向铺层的材料,相较纯石英纤维树脂基复合材料,混杂工艺能够使石英纤维树脂基复合材料的拉伸模量,从41.5 GPa增大到86.7 GPa,性能提升约109%,拉伸破坏强度保持相对稳定;压缩模量从40.1 GPa增大到77.1 GPa,压缩破坏强度保持相对稳定;对于材料的面内剪切性能没有明显影响。对于试验设计的多向铺层的材料,拉伸模量也提升了约55%,压缩模量提升了约50%,层合板的剪切模量提升60%。研究表明纤维混杂工艺能够明显改善石英纤维复合材料的刚度性能。     

共混型耐高温VE/CF拉挤复合材料性能研究

将酚醛乙烯基酯树脂(NVE)和高交联密度型乙烯基酯树脂(HCLVE)进行了共混改性，采用DSC研究了共混体系的固化反应过程，并通过拉挤成型工艺制备出树脂基碳纤维单向复合材料，研究了复合材料的弯曲性能、层间剪切强度、热机械性能及热失重性能。结果表明，两种不同结构的乙烯基酯树脂形成热力学共溶体系，共混体系的反应活性介于两者之间，可改善拉挤工艺性；随着NVE用量的增加，复合材料的弯曲强度、层间剪切强度明显提高；而随着HCLVE用量的提高，动态储能模量E’值逐渐提高，复合材料的Tg按照混合法则呈线性增加。     

共混型耐高温VE／CF拉挤复合材料性能研究

将酚醛乙烯基酯树脂(NVE)和高交联密度型乙烯基酯树脂(HCLVE)进行了共混改性，采用DSC研究了共混体系的固化反应过程，并通过拉挤成型工艺制备出树脂基碳纤维单向复合材料，研究了复合材料的弯曲性能、层间剪切强度、热机械性能及热失重性能。结果表明，两种不同结构的乙烯基酯树脂形成热力学共溶体系，共混体系的反应活性介于两之间，可改善拉挤工艺性；随着NVE用量的增加，复合材料的弯曲强度、层问剪切强度明显提高；而随着HCLVE用量的提高，动态储能模量E′值逐渐提高，复合材料的Tg按照混合法则呈现线性增加。     

专利摘要

一种树脂基玻璃纤维增强塑料桥面板 本实用新型属于树脂基玻璃纤维增强复合材料结构领域,具体是涉及一种树脂基玻璃纤维增强塑料桥面板。所说的树脂基玻璃纤维增强塑料桥面板,由拉挤树脂基玻璃纤维增强塑料型材（1）和钢板（2）构成,钢板（2）通过粘结剂粘结在拉挤树脂基玻璃纤维增强塑料型材（1）中,然后再将它们通过粘结剂连接在一起形成桥面板。     

碳/玻璃混杂纤维复合材料力学性能及其加固混凝土梁抗弯性能研究

混杂纤维复合材料可以优化单一FRP(Fiber Reinforced Plastic)复合材料的性能,是未来FRP复合材料发展的主导方向.本文试验研究了碳/玻璃混杂纤维复合材料的直接拉伸性能,在材料性能研究的基础上,采用碳/玻璃纤维混杂布对混凝土梁进行抗弯加固,并与单一碳纤维布加固梁进行了比较.结果表明,当纤维布层数相同时,碳/玻璃纤维混杂布加固梁的位移延性系数相比单一碳纤维布加固梁提高约9%,表明碳/玻璃混杂纤维复合材料可以显著改善单一碳纤维复合材料的延性.     

碳玻混杂纤维增强复合材料的拉-拉疲劳性能的研究

纤维混杂是一种实现纤维增强树脂基复合材料性能与价格平衡的有效策略,碳/玻混杂织物(GCHF)是典型的纤维混杂实例。复合材料的疲劳性能是工程化应用的必要考核指标。本文以风力发电叶片梁帽用复合材料为研究对象,制备了4种不同混杂比例的单向GCHF增强环氧树脂基复合材料,基于对其静态拉伸性能的研究,扩展到动态拉-拉疲劳(R=0.1)性能,并与纯玻纤和纯碳纤增强环氧树脂基复合材料作对比。实验数据表明,高周疲劳下,GCHF增强环氧树脂基复合材料的疲劳性能符合线性混合定律,但是低周疲劳下误差相对较大。为叶片设计选材提供了一种简便快速估算GCHF增强环氧树脂基复合材料疲劳性能的方法。     

碳纤维增强水泥的发展

一种由PAN基碳纤维制做的特种纤维增强水泥已由日本的Toho Rayon和Taisei公司联合研制成功。这种复合材料采用类似于树脂基复合材料的工艺技术生产,如预浸/铺放、纤维缠绕和拉挤;与传统类型的材料包括短切纤维增强水泥相比,它具有优良的机械性能和其它性能,其机械性能是从工艺因素的角度论述的。本文也介绍了这种碳纤维增强水泥复合材料在民用工程和建筑领域中的潜在用途。     

碳/玻混杂纤维的混杂效应及其受力性能研究

碳纤维与玻璃纤维进行层间混杂后用来进行混凝土结构的加固,可以产生较好的正向混杂效应．就混杂纤维的混杂方式．混杂效应和受力性能进行了研究,结果表明：较之单一纤维,混杂纤维复合材料表现出了明显的混杂效应,还可以降低加固成本,综台效益较好。并提出了混杂纤维复合材料在当前工程应用中存在的问题。     

碳/玻混杂纤维筋预应力混凝土梁抗弯性能的有限元分析

碳/玻混杂纤维增强塑料(HFRP)筋具有单一纤维筋难以企及的优点,本文在试验研究的基础上,介绍了ANSYS有限元软件在预应力HFRP筋混凝土梁非线性分析中的应用,论述了混凝土、HFRP筋的单元选择、本构关系,预应力施加等问题及建模求解的过程,得到梁的荷载-变形曲线,通过与试验数据对比验证了模型的可靠性,从而为HFRP筋混凝土的推广应用提供了一条便捷的研究方法。     

碳/玻混杂纤维筋混凝土梁抗弯性能的试验研究

纤维增强塑料（FRP）筋作为一种钢筋的替代品在土木工程中应用日益广泛。本文针对单一纤维的FRP筋存在造价高、延性较差和弹性模量低等问题，开展了碳／玻混杂纤维复合材料筋生产工艺及其增强混凝土梁的抗弯性能的试验研究。文中列出了三种不同配比的碳／玻混杂纤维（HFRP）筋的性能指标，并给出增强混凝土梁的抗弯刚度计算模型。     

芳纶纤维加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

本文根据芳纶纤维加固钢筋混凝土梁和未加固的混凝土参考梁的抗弯性能静载试验研究,分析了芳纶纤维加固钢筋混凝土受弯构件的破坏过程,研究了加固后钢筋混凝土受弯构件正截面的破坏特征、受力特点及影响因素(粘贴层数和配筋率)。结果表明,粘贴芳纶纤维可以明显地增加钢筋混凝土梁的抗弯刚度,有效地提高钢筋混凝土梁的抗弯承载能力和构件的延性,为芳纶纤维应用于土木工程结构加固领域提供了理论依据。     

混杂FRP及其加固混凝土结构的性能

纤维增强塑料(FRP)在现代土木工程中极具应用前景型材料,而混杂纤维增强塑料(HFRP)是未来FRP发展的主导方向。本文在综合有关资料的基础上,总结了HFRP及其加固混凝土结构的国内外最新研究成果,探讨了它们的理论模型,并对应用前景做出展望。     

不同种类拉挤FRP筋材压缩强度研究

针对拉挤纤维增强树脂基复合材料(FRP)筋材的压缩强度远低于其拉伸强度的问题,分别对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋材、碳纤维增强复合材料(CFRP)筋材和混杂纤维增强复合材料(HFRP)筋材进行了端部有约束和无约束压缩实验,研究纤维类型、端部约束条件对FRP筋材在轴压状态下的破坏形式与压缩强度的影响规律。结果表明,无端部约束时不同纤维类型的FRP筋材的破坏现象与压缩强度差别较大;端部约束可以改变筋材的破坏方式,提高筋材的压缩强度;不同端部约束形式对不同FRP筋材压缩强度的提高作用不同。     

芳纶纤维加固钢筋混凝土梁抗弯疲劳性能试验研究

本文采用芳纶纤维加固钢筋混凝土梁进行室内疲劳试验,分析了混凝土和钢筋的应变滞回变化规律及加固构件刚度随循环次数的衰减变化规律.试验表明采用芳纶纤维进行加固后,梁的疲劳抗裂性能得到极大改善,有效地延长了损伤混凝土结构的使用寿命,验证了芳纶纤维用于加固承受疲劳荷载结构的可靠性.     

复合材料在飞机和汽车上的应用动向(二)

复合材料大量用于航空航天工业和汽车工业,特别是先进碳纤维复合材料用于飞机尤为值得注意,不久前,碳纤维复合材料只能在军用飞机用作主结构,但是,由于技术发展的进步,先进复合材料已开始在民航客机上也应用作主结构,如机身、机翼等,在民航客机上使用复合材料的决定,只有波音公司和空车公司这样的拥有雄厚的人力、财力和胆识的大飞机制造公司才可能作出,至于汽车上,主要使用玻纤增强塑料(热固性和热塑性塑料)用作车身、发动机室内零部件、车顶和进气路管;碳纤维复合材料近年来也日益增多的用于汽车上,主要用作车身外板、车门、进气路管和活门盖等。     

外贴预应力玻璃钢板加固混凝土梁试验研究

本文针对外贴复合材料加固混凝土梁存在的不足,将玻璃纤维材料(GFRP)先施加预应力,再将其外贴到混凝土梁受拉面以提高混凝土梁的承载能力.针对GFRP板横向抗剪切挤压强度低的缺点,研究对GFRP板的预应力施加方法,在此基础上完成了9根不同预应力度,不同混凝土强度等级混凝土梁的抗弯试验;同时完成了4根预应力GFRP板在梁侧立面不同粘贴方式抗剪试验研究.试验结果表明,外贴预应力GFRP板加固混凝土梁可大幅度提高混凝土梁的开裂弯矩、极限承载力及GFRP板的强度利用率,改善梁的裂缝开展情况及提高梁的抗变形能力.     

外贴FRP加固复合梁粘结破坏的承载力分析

本文利用粘结强度关系,建立了FRP受弯加固钢筋混凝土梁发生中间裂缝导致粘结破坏的承载力计算公式,并给出了各影响系数的确定方法,最后通过试验检验了公式的合理性.